4. 激光焊接的工藝參數

一般而言，激光焊接的工藝參數有功率密度、激光脈沖波形、激光脈沖寬度、離焦量、焊接速度和保護氣體等，圖1是激光焊接的主要工藝參數圖。

4.1. 功率密度：功率密度是激光加工中較關鍵的參數之一。采用較高的功率密度，在微秒時間范圍內，表層即可加熱至沸點，產生大量汽化。因此，高功率密度對于材料去除加工如打孔、切割、雕刻十分有利。對于較低功率密度，表層溫度達到沸點需要經歷數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。

4.2. 激光脈沖波形：當高強度激光束射至材料表面，金屬表面將會有60～98%的激光能量反射而損失掉，尤其是金、銀、銅、鋁、鈦等材料反射強、傳熱快。一個激光脈沖訊號過程中，金屬的反射率隨時間而變化。當材料表面溫度升高到熔點時，反射率會迅速下降，當表面處于熔化狀態時，反射穩定于某一值。

4.3. 激光脈沖寬度：脈寬是脈沖激光焊接的重要參數，。脈寬由熔深與熱影響分區確定，脈寬越長熱影響區越大，熔深隨脈寬的1/2 次方增加。但脈沖寬度的增大會降低峰值功率，因此增加脈沖寬度一般用于熱傳導焊接方式，形成的焊縫尺寸寬而淺，尤其適合薄板和厚板的搭接焊。但是，較低的峰值功率會導致多余的熱輸入，每種材料都有一個可使熔深達到較大的較佳脈沖寬度[2]。

4.4. 離焦量：激光焊接通常需要一定的離焦量，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應平面上的功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀有一定差異。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。

4. 5.焊接速度：焊接速度對熔深有較大的影響，提高速度會使熔深變淺，但速度過低又會導致材料過度熔化、工件焊穿。因此，對一定激光功率和一定厚度的特定材料有一個合適的焊接速度范圍，并在其中相應速度值時可獲得較大熔深。

3.6. 保護氣體：激光焊接過程常使用惰性氣體來保護熔池，對大多數應用場合則常使用氦、氬、氮等氣體作保護。保護氣體的第二個作用是保護聚焦透鏡免受金屬蒸氣污染和液體熔滴的濺射，在高功率激光焊接時，噴出物非常有力，此時保護透鏡則更為必要。保護氣體的第三個作用是可以有效驅散高功率激光焊接產生的等離子屏蔽。金屬蒸氣吸收激光束電離成等等離子體，如果等離子體存在過多，激光束在某種程度上會被等離子體消耗掉。 圖1 激光焊接的主要工藝參數