激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。下面簡單介紹一下幾種工藝方法。

1 . 板對板焊接

它包括4種處理方法：

對焊；

端焊；

中心熔透熔焊；

中心穿孔熔焊。

2 . 線對線焊接

它包括4種處理方法：

線對線對焊；

交叉焊接；

平行搭接焊；

T型焊接。

3 . 金屬絲和塊狀部件的焊接

使用激光焊接可以成功地將電線連接到集總元件，其中集總元件可以是任何尺寸。焊接時應注意焊絲元件的幾何形狀。

4 .不同金屬的焊接

不同類型金屬的焊接必須解決可焊性和可焊性參數的范圍。不同材料之間的激光焊接僅適用于某些材料組合。激光釬焊不適用于某些部件的連接，但激光可以作為軟硬釬焊的熱源，這也具有激光釬焊的優點。釬焊的使用方式多種多樣，其中激光軟釬焊主要用于印刷電路板的焊接，尤其適用于芯片元件組裝技術。

影響激光焊接質量的因素

激光焊接是一種高能激光束照射工件，使工作溫度急劇升高，工件熔化并重新接合形成永久接頭的工藝。激光焊接具有更好的剪切強度和撕裂強度。影響激光焊接質量的因素有很多。其中一些非常不穩定并且具有相當大的不穩定性。如何正確設置和控制這些參數，使其保持在高速連續激光焊接工藝的正確范圍內，以保證焊接質量。焊縫成形的可靠性和穩定性是關系到激光焊接技術實用化和產業化的重要問題。影響激光焊接質量的主要因素分為焊接設備、工件狀況和工藝參數三個方面。

1、焊接設備

激光器最重要的質量要求是光束模式和輸出功率及其穩定性。光束圖案階數越低，光束聚焦性能越好，光斑越小，相同激光功率下的功率密度越高，焊縫深度和寬度越大。一般要求基模（TEM00）或低次模，否則難以滿足高質量激光焊接的要求。目前，我國激光器在光束質量和功率輸出穩定性方面仍難以用于激光焊接。從國外情況看，激光光束質量和輸出功率穩定性已經相當高，不會成為激光焊接的問題。光學系統影響焊接質量的最大因素是聚焦鏡，使用的焦距一般在127mm（5in）到200mm（7.9in）之間，焦距小有利于減小聚焦束腰光斑直徑，但太小容易在焊接過程中被污染和飛濺損壞。波長越短，吸收越高。通常，具有良好導電性的材料具有較高的反射率。YAG激光的反射率是銀96%，鋁92%，銅90%，鐵60%。溫度越高，吸光度越高，呈線性關系。一般表面涂磷酸鹽、炭黑、石墨等可提高吸收率。

2、工件狀況

激光焊接要求被加工和裝配的工件邊緣精度高，焊點與焊縫嚴格對齊，焊接過程中工件原有的裝配精度和點對位不因焊接熱量而改變失真。這是因為激光光斑小，焊縫窄，一般不添加填充金屬。如果裝配間隙過大，梁可以通過間隙而不能熔化母材，或造成明顯的輕沖、凹陷，如點對縫偏差稍大可能會導致未熔合或未焊透。因此，一般板對接裝配間隙和點縫偏差不應大于0.1mm，錯邊不應大于0.2mm。在實際生產中，有時會因為無法滿足這些要求而無法使用激光焊接技術。為獲得良好的焊接效果，允許的對接間隙和搭接間隙應控制在薄板厚度的10%以內。成功的激光焊接需要被焊接的基板之間的緊密接觸。這需要仔細擰緊零件以達到最佳效果。

3、焊接參數

(1)對激光焊接方式和焊縫成形穩定性的影響，焊接參數中最重要的是激光光斑的功率密度，它對焊接方式和焊縫成形穩定性的影響如下。

激光光斑功率密度由小到大依次為穩定熱傳導焊接、模式不穩定焊接和穩定深熔焊接。激光光斑功率密度，在一定光束模式和聚焦鏡焦距的情況下，主要由激光功率和光束焦點位置決定。激光功率密度與激光功率成正比。而焦點位置的影響存在一個最優值。當光束的焦點在工件表面下方的某個位置（1～2mm范圍內，取決于板厚和參數）時，可以獲得最理想的焊縫。偏離這個最佳焦點位置，工件表面光斑變大，導致功率密度變小，到一定范圍，會引起焊接過程形式的變化。焊接速度對焊接過程形式和穩定零件的影響不如激光功率和焦點位置顯著，只有當焊接速度過大時，由于熱輸入太小而無法保持穩定的深熔焊接工藝。實際焊接時應根據焊接部位對熔深的要求選擇穩定的深熔焊或穩定的熱傳導焊，絕對避免模態不穩定焊。

(2)在深熔焊范圍內，焊接參數對熔深的影響。

在穩定的深熔焊范圍內，激光功率越高，熔深越大，約0.7倍的關系。而且焊接速度越高，熔深越淺。在一定的激光功率和焊接速度條件下，熔深最大時焦點處于最佳位置。如果偏離該位置，則熔深減小，甚至成為不穩定焊接或穩定熱傳導焊接的模式。

(3)保護氣體的作用

保護氣體的主要作用是：在焊接過程中保護工件免受氧化。保護聚焦透鏡免受金屬蒸汽污染和液態熔滴濺射。分散高功率激光焊接產生的等離子體。冷卻工件，減少熱影響區。保護氣體通常是氬氣或氦氣，如果表觀質量不高，則為氮氣。它們產生等離子體的趨勢明顯不同：氦由于其高電離體和快速的熱導率，在相同條件下產生等離子體的趨勢低于氬，因此允許更大的熔化深度。在一定范圍內，隨著保護氣體流量的增加，抑制等離子體的趨勢增加，從而增加熔體深度，但增加到一定范圍內趨于平滑。

(4)各參數的可監測性分析。

在四個焊接參數中，焊接速度和保護氣體流量屬于易于監測并保持穩定的參數，而激光功率和焦點位置是焊接過程中可能波動且難以監測的參數。雖然激光器輸出的激光功率高度穩定且易于監控，但到達工件的激光功率會因光導和聚焦系統的損耗而發生變化，而這種損耗與光學工件的質量、時間使用和表面污染，因此不易監控，成為焊接質量的不確定因素。光束的焦點位置是影響焊縫質量的焊接參數中最難監測和控制的因素之一。目前在生產中，需要手動調整和重復的工藝測試來確定合適的焦點位置，以獲得所需的熔體深度。然而，由于焊接過程中工件的變形、熱透鏡效應或多維空間曲線，焦點位置可能會發生變化，并可能超出允許范圍。

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審核編輯 黃宇