1． 概述

（1） 激光焊接的意義

2001年以前，中國的換熱器板基本采用傳統的焊接方式，歐美等國較早使用了該項新技術，并且大量向中國出口由激光焊接后的換熱板及其罐體，導致我國相關企業在競爭中處于被動地位。領創激光技術團隊成功研制出高速度，高精度和高可靠性的大型激光板焊加工設備。

該設備是利用激光將上層薄形不銹鋼板通過中心穿透熔化焊方式與下層較厚或相同厚度的不銹鋼板焊接在一起的先進加工工藝。被焊的上下板可以具有不同或相同的厚度，一般薄板小于3mm，厚板小于20mm。通過焊接可以成型蜂窩式夾套、板式換熱器等換熱罐體和裝置。該工藝可以極大減小工人的勞動強度，無焊條損耗，無環境污染。CNC控制有效地提高了制件的精度，焊縫光滑無雜質，強度高，均勻致密，焊后工件變形小，無需附加的打磨工作。材料利用率可達100％，加工效率成倍提高。另外通過專用自動編程軟件控制，可方便地更換焊接圖樣，以滿足不同冷媒，耐壓和換熱需要。

（2）這類設備廣泛應用于啤酒，化工制藥，制冰水等行業。

2．影響激光焊接的主要工藝參數

（1）激光光功率；一般要大于形成小孔效應所需的臨界功率。

（2）能量密度：能量密度一般大于106W／cm2。

（3）焊接速度：焊接速度主要與激光功率有關，在保證焊透和不焊穿的情況下，焊接速度隨功率增大而增大。

（4）保護氣體：主要有氬氣，氦氣和氮氣。氬氣使焊縫光滑均勻，氦氣能顯著增強焊透能力。

（5）噴嘴系統：主要與噴嘴直徑和嘴板距以及焦距有關。噴嘴直徑大，氣壓高，則保護好，過大則容易污染聚焦鏡。嘴板距大焊縫保護不好，過小則易于導致噴嘴過熱和污染鏡片。焦距過長，鏡片不易污染，但能量密度小，焦距過小則容易損壞鏡片，但能量密度大，視光源種類和功率不同，一般選用焦長190至300毫米的聚焦鏡。

（6）分段焊接時采用透鏡聚焦較好，這是因為連續焊接時間短，不至于因透鏡發熱導致透鏡變形從而造成焦距變化或焦點漂移，使用透鏡聚焦能量密度也相對高，同時可實現氦氣與氬氣保護氣體同軸噴出，焊透效果也好，但金屬汽化后的反濺容易污染透鏡。若焊接長直線時則采用反射式拋物面聚焦，焦距采用200MM，直接冷卻聚焦鏡，可實現長時間連續焊接，通過加裝隔離窗口鏡實現保護氣體同軸噴出，能量密度相對較小，可達到類似的深熔焊效果。

3．設備的構成

激光焊接設備由激光器、機床主體、冷卻系統、外光路導光系統、輔助氣體，自動編程軟件，另外還有夾具等組成。其中主機部分由CNC控制系統，底座，龍門移動梁，Z軸聚焦系統，工作臺以及伺服驅動的液壓、氣動夾鉗等組成。

圖3 焊接軌跡工藝曲線示例

6．激光焊接的步驟和方法

（1） 上料，找正使板邊與運行方向一致；

（2） 根據所焊板料參數在編程軟件庫中編輯；

（3） 自動生成加工程序并傳給 CNC；

（4） 啟動CNC，并運行機床；

（5） 焊接完成下料；

7．結束語

（1） 該設備已成功應用于化工，啤酒，制藥等行業，焊接質量高，成本底，運行平穩，自動化程度高，加工效率高。

（2） 目前該設備可進行蜂窩夾套板、通道式夾套板和瓦楞板的疊加焊接，隨著市場需求的擴大，還可應用于更廣泛的加工領域。

（3） 目前焊接質量還很難在線實時監測，只能憑經驗通過聲音，光，顏色等的變化，待焊接后判斷，或通過事先設定參數做試板取得鼓脹壓力和流量的有關數值符合行業標準后再批量生產。

審核編輯 黃昊宇