鐳射焊接的優缺點

鐳射焊接的優缺點

鐳射焊接的優缺點， 近年來，經過研究人員不斷的探索和創新，鐳射焊接在這個社會運用很廣，之所以可以被廣泛的應用，肯定是有其優勢所在，但有優勢就有劣勢，下面來看看鐳射焊接的優缺點吧。

鐳射焊接的優缺點1

優點

1、聚焦後的鐳射束具有很高的功率密度，加熱速度快，可實現深熔焊和高速焊。由於鐳射加熱範圍小，在同等功率和焊接厚度條件下，焊接速度快、熱影響區小、焊接應力和變形小。

2、鐳射能發射、透射，能在空間傳播相當距離而衰減很小，可進行遠距離或一些難以接近部位的焊接;鐳射可通過光導纖維、稜鏡等光學方法彎曲傳輸、偏轉、聚焦，特別適合於微型零件、難以接近的部位或遠距離的焊接。

3、一臺鐳射器可供多個工作臺進行不同的工作，既可用於焊接，也可用於切割、合金化和熱處理，一機多用。

4、鐳射在大氣中損耗不大，可以穿過玻璃等透明物體，適合於在玻璃製成的密封容器裡焊接被合金等劇毒材料;鐳射不受電磁場影響，不存在X射線防護，也不需要真空保護。

5、可以焊一般焊接方法難以焊接的材料，如高熔點金屬等，甚至可用於非金屬材料的焊接，如陶瓷、有機玻璃:焊後無需熱處理，適合於某些對熱輸入敏感材料的焊接。

缺點

鐳射焊接雖然有上述諸多優點，但是在實際應用中人們也發現了鐳射焊接的許多不足之處:

1、 電漿遮蔽問題。在鐳射焊接中母材受熱熔化、汽化形成深熔小孔時，孔中充滿金屬蒸汽，金屬氣體與鐳射作用形成電漿雲。電漿雲吸收和反射性很強，降低金屬材料對鐳射的吸收率，使鐳射的能量利用率降低。此外電漿雲強烈時還可能對鐳射產生負透鏡效應，嚴重影響鐳射束的聚焦效果。

2、 橋接性差，焊縫裝夾精度要求高。鐳射光斑直徑很小，熱作用區小，橋接能力很差，對焊縫接頭對準的平整度和精度要求很高。採用鐳射焊接時焊縫的縫隙寬度不能大於0、2mm，否則鐳射透過縫隙太多，能量損失很大。

同時接頭兩側平整度太差時會發生焊接錯位，將嚴重影響焊接質量。這一方面對鐳射接頭的準備提出了很高的要求，另一方面要求裝夾精確，對裝夾的技術要求高，這都增加了工藝要求和焊接成本。在工業適用化上的技術難度較大。

3、 焊縫的硬度高，焊接熱裂紋傾向大。鐳射焊接時功率密度很大，熱作用區域很小，而熱輸入量小，所以焊接區域會產生很高的峰值溫度和溫度梯度，焊縫熔化金屬快速凝固收縮，這會帶來兩方面的影響:

一是焊縫的硬度很高，有時可能大大高於母材，這在諸如船舶等特殊工業中的應用有所限制;二是對於某些金屬零件特別是經過深加工後存在高機械應力的金屬焊接後工件熱裂紋傾向大。

4、 凹陷及氣孔問題。鐳射焊接過程一般不採用新增填充材料，由於母材端面存在間隙、深熔小孔內金屬受熱汽化，焊接後焊縫處有時會存在凹陷。焊速高時焊接所形成的金屬蒸氣來不及從焊縫裡跑出，殘留在快速熔化凝固後的焊縫裡，也會形成氣孔。

5、 對高反射金屬如鋁、銅等的焊接十分困難。鋁銅及其合金對鐳射的反射非常高，起始的反射率高達90%以上，鐳射能量大部分被反射，難以形成深熔焊的小孔。

6、 採用鐳射焊接一個很致命的缺點是焊接裝置成本很高，同時鐳射器的能量利用率低，以鐳射器為例總效率小於20%。而且大功率鐳射器執行時對昂貴的He氣消耗巨大，生產成本也增加很大。

但是鐳射焊接的熔深並非與鐳射功率成正比的增長，以低碳鋼焊接為例，焊接熔深大概與功率的'0、 6次方成正比。在20KW的鐳射功率下，熔深最大為15-20mm，功率達到90KW時最大熔深也只有45mm。

其主要原因是：

1、 熔深再增大時焊口側壁的熔化金屬會跨接起來，阻礙鐳射通過；

2、高功率鐳射焊接時將產生大量的電漿體，而去除電漿體也越來越困難，對鐳射的遮蔽也越來越嚴重。鐳射器的輸出鏡由於溫度的升高而產生應變，聚光效能也會越來越差，尤其在長時間使用時影響更是巨大。

鐳射焊接的優缺點2

鐳射焊接與其它焊接技術相比，鐳射焊接的主要優點是：

1、速度快、深度大、變形小。

2、能在室溫或特殊條件下進行焊接，焊接裝置裝置簡單。例如，鐳射通過電磁場，光束不會偏移；鐳射在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊，並能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。

3、可焊接難熔材料如鈦、石英等，並能對異性材料施焊，效果良好。

4、鐳射聚焦後，功率密度高，在高功率器件焊接時，深寬比可達5：1，最高可達10：1。

5、可進行微型焊接。鐳射束經聚焦後可獲得很小的光斑，且能精確定位，可應用於大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中。（最小光斑可以到0、1mm）

6、可焊接難以接近的部位，施行非接觸遠距離焊接，具有很大的靈活性。尤其是近幾年來，在YAG鐳射加工技術中採用了光纖傳輸技術，及光纖連續鐳射器的普及使鐳射焊接技術獲得了更為廣泛的推廣和應用，更便於自動化整合。

7、鐳射束易實現光束按時間與空間分光，能進行多光束同時加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。

但是，鐳射焊接也存在著一定的侷限性：

1、要求焊件裝配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。這是因為鐳射聚焦後光斑尺雨寸小，焊縫窄，為加填充金屬材料。若工件裝配精度或光束定位精度達不到要求，很容易造成焊接缺憾。

2、鐳射器及其相關係統的成本較高，一次性投資較大。

鐳射焊接的優缺點3

鐳射焊接機優缺點是什麼

1、鐳射焊接機鐳射焊接模式

鐳射焊接可分為導熱焊接和深熔焊接。前一種熱量通過熱傳導擴散到工件內部，只有焊縫表面熔化。工件內部未完全穿透，基本上不發生汽化，主要用於低速薄壁。材料的焊接;後者不僅完全穿透材料，而且蒸發材料以形成大量的電漿體。由於大的熱量，在熔池的前端發生鎖孔現象。

深穿透焊接可以徹底穿透工件。具有高輸入能量和快速焊接速度，是最廣泛使用的鐳射焊接模式。

2、鐳射焊接的焊縫形狀和微觀結構

由於鐳射產生的光斑尺寸較小，焊縫周圍的熱影響區比普通焊接工藝小得多，鐳射焊接一般不需要填充金屬，因此焊縫表面是連續均勻的，外表很美。諸如孔隙和裂縫之類的表面缺陷非常適用於焊縫輪廓至關重要的應用。儘管聚焦區域相對較小，但鐳射束的能量密度很大（通常為103至108W/cm2）。

在焊接過程中，金屬被非常快速地加熱和冷卻。熔池周圍的溫度梯度相對較大，因此接合強度通常高於基底金屬的接合強度。相反，關節可塑性相對較低。目前，雙焦點技術或複合焊接技術可以提高接頭質量。

3、鐳射焊接的優缺點

鐳射焊接如此受重視的原因在於其獨特的優勢：

1、鐳射焊接可以實現高質量的接頭強度和大的縱橫比，焊接速度更快。

2、由於鐳射焊接不需要真空環境，因此可以通過透鏡和光纖實現遠端控制和自動化生產。

3、鐳射具有較大的功率密度，對難以焊接的材料（如鈦，石英等）具有良好的焊接效果，可焊接不同效能的材料。

當然，鐳射焊接也有缺點：

1、鐳射和焊接系統部件較貴，因此初期投資和維護成本高於傳統焊接工藝，經濟效益差。

2、由於固體材料對鐳射的吸收率低，特別是在電漿體出現後（電漿體對鐳射具有吸收效應），鐳射焊接的轉換效率通常較低（通常為5％至30％）。

3、由於鐳射焊接焦點小，工件接頭裝置精度高，裝置偏差小，加工誤差大。

隨著鐳射焊接的普及和鐳射器的商業化生產，鐳射裝置的價格大幅下降。高功率鐳射器的發展以及新型複合焊接方法的開發和應用也改善了鐳射焊接轉換效率的缺點。

據信，在不久的將來，鐳射焊接將逐步取代傳統的焊接工藝（如電弧焊和電阻焊）。成為工業焊接的主要方式。作為一種新型材料，不鏽鋼由於其耐腐蝕性和可成形性而被廣泛應用於航空航天，汽車零部件等領域。

鐳射焊接在不鏽鋼中的應用佔有非常重要的地位，特別是在汽車工業中，車身全部通過焊接連線。

但是，由於諸多因素，不鏽鋼板焊接存在變形問題，控制難度大，不利於相關領域的可持續發展。因此，加強對不鏽鋼板鐳射焊接變形的研究具有重要意義。

焊接變形的危害及影響焊接變形的主要因素

影響焊接變形的主要因素是焊接電流，脈衝寬度和頻率。隨著焊接電流的增加，焊縫寬度增大，飛濺現象逐漸發生，導致焊縫表面氧化變形，並伴有粗糙感;當脈衝寬度達到一定水平時，脈衝寬度增加，使焊接接頭的強度增加。

材料表面上的傳熱能量消耗也增加。蒸發導致液體濺出熔池，導致焊點的橫截面積小，從而影響接頭強度。

焊接頻率對不鏽鋼板焊接變形的影響與鋼板的厚度密切相關。對於0、5mm不鏽鋼板，當頻率達到2Hz時，焊接重疊率較高;當頻率達到5Hz時，焊縫嚴重燒傷，熱影響區域變寬，變形大。可以看出，加強焊接變形的有效控制勢在必行。