利用中、小功率激光做微型結(jié)構(gòu)件的填絲激光焊接，是確保焊接接頭質(zhì)量、接頭性能、幾何形狀及尺寸精度的最佳焊接方案。改技術(shù)在提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、改進(jìn)結(jié)構(gòu)的氣、油密封性能以及保證結(jié)構(gòu)承力等方面較其它焊接更具有優(yōu)勢。

與傳統(tǒng)焊接方法相比，激光焊接具有輸入能量密度高，工件熱影響區(qū)小，易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)這噢乖有著廣泛的應(yīng)用。談到激光焊接時，大家往往會想到不用填料的具有數(shù)千瓦甚至數(shù)十千瓦輸出功率的二氧化碳激光焊接，或者是具有數(shù)千瓦輸出功率的YAG激光焊接。毫無疑問，不加填料的大功率激光焊接給制造業(yè)的發(fā)展帶來了飛躍性的進(jìn)步，解決了加工精度較高的結(jié)構(gòu)零件的焊接難題。但是，對于一些加工精度稍、要求焊透深度較厚、不允許受高熱的結(jié)構(gòu)零件和可焊性較差的材料，不加填料的激光焊接已不能適用，它會產(chǎn)生焊接質(zhì)量缺陷（如出現(xiàn)氣孔、凹陷、結(jié)構(gòu)變形或者不能焊上），造成整個零件或部件報廢，這就使激光焊接制造技術(shù)的應(yīng)用受到了很多限制。

一直以來，國內(nèi)大功率激光焊接機(jī)并不十分成熟，需要大功率激光焊接機(jī)的單位需花費(fèi)數(shù)十位到近數(shù)百萬從國外進(jìn)口。

激光填絲焊接的研究為解決無填絲在激光焊接應(yīng)用中受到的限制提供了有效的解決途徑。然而，通常所說的激光填絲焊接多指大功率或者超大功率的激光填絲焊接，這類焊接主要針對較大或較厚的零部件，且已有大量的研究成果和文獻(xiàn)指導(dǎo)。

而針對不允許受高熱、易變形等薄壁結(jié)構(gòu)，微型結(jié)構(gòu)的填絲焊惡極研究則很少，這類零部件由于焊縫對接間隙寬度不確定，間隙形狀隨零件對接處的加工狀況和裝配質(zhì)量隨機(jī)變化，因而無法自動控制被焊工件的運(yùn)行，也無法控制填絲的填充方向和速度。

與非填絲焊接相比，激光填絲焊接具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、避免了對工件加工、裝配要求過于嚴(yán)格的問題；2、可實現(xiàn)用較小功率焊接較厚、較大的零件；3、可以通過改變填絲成分控制焊縫區(qū)域組織性能。

實驗表明，只有激光輸出功率小于40W，且作用時間較短時，填絲及試件基體較為均勻地受熱，從而避免產(chǎn)生過高溫度使樣件變形，也避免了填絲的汽化和蒸發(fā)。

激光輸出功率的影響

激光輸出功率稍微發(fā)生改變，焊接熱影響區(qū)尺寸就會發(fā)生較大變化，當(dāng)功率升高幾瓦時，樣件會因溫度過高而被蒸發(fā)，甚至融斷；當(dāng)功率太低時，試件則會因能量密度不足而不能熔融，即使延長作用時間，也只能使試件發(fā)紅而變形，仍然不能實現(xiàn)熔融焊接。

填絲速度的影響

填絲填充速度不能過快，過快會造成填絲因為來不及熔化而堆積，很容易因為外力導(dǎo)致填絲脫落是焊縫開焊；如果填充速度過慢又不能達(dá)到效果，木材會因為長時間被激光作用而熔斷。需要掌握合適的速度才能獲得滿意的焊接效果。

填絲角度的影響

填絲角度是試件與填充焊絲之間的夾角，這是影響焊接效果的關(guān)鍵因素之一。如果角度太大，激光不能有效地到達(dá)焊接位置，母材與填絲之間不能均勻地受熱熔融，就會影響焊縫成型。實驗法相較小的填絲角度更有利于焊接。

焊接速度的影響

對于手動激光焊接來說，光斑的重疊量也是影響焊接的重要因素之一。由于樣件移動式手動的，移動量太大會使光斑重疊量太小，不能充分融化填絲及母材，導(dǎo)致焊縫焊接不牢；如果移動量太小，光斑重疊量則會太大，填絲激光母材因承受較高能量密度而受高熱，導(dǎo)致焊接位置的材料被蒸發(fā)甚至熔斷。因此合適的焊接速度才能獲得滿意的焊接質(zhì)量。

保護(hù)氣體的影響

保護(hù)氣體的流速和方向?qū)�焊縫表面質(zhì)量起著致關(guān)重要的作用，他可以保護(hù)熔池不被氧化，帶走熔池表面的汽霧以保護(hù)聚焦透鏡不被蒸發(fā)的汽霧污染。氣體流量過大或過小均不能得到滿意的焊縫。流量過大時，熔池攪拌激烈，易產(chǎn)生氣孔等缺陷，并帶走大量熱量，影響焊接熔融；流量過小則不能起到對工件的保護(hù)作用。

焊點(diǎn)中心位置的影響

由于所用激光輸出功率較小，因此激光光斑中心位置的設(shè)定也是非常重要的。開始的激光光斑必須對準(zhǔn)焊絲，先將其熔化攤開后，在考慮與母材的連接。

被焊零件表面潔凈情況的影響

被焊工件的表面是否清潔，對焊縫質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。清潔不徹底時，焊縫會出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷，會使焊縫強(qiáng)度大大降低。

坡口間隙的影響

實際焊接過程中，由于坡口間隙不確定、坡口形狀具有很大的隨機(jī)性，因此，在焊接實驗時，需要隨時調(diào)整焊接速度、送絲毒素等參數(shù)，否則焊縫酒水出現(xiàn)問題。

應(yīng)用領(lǐng)域

在航空領(lǐng)域由于機(jī)載設(shè)備上的個零部件結(jié)構(gòu)尺寸通常都較小，對各元器件的性能及精度有很高的要求。比如其中的各種型號壓力續(xù)電器及鋰電池外殼的密封焊接，這是此類器件加工的最后一道工序，如果采用普通的激光密封焊接，對殼體零件的加工、配合精度要求很高。如果用大功率激光填料焊接，焊接時產(chǎn)生的高熱必然影響內(nèi)部元件的性能。而中小功率激光填料焊機(jī)誒降低了對于殼體零件加工精度的要求，同時也避免了產(chǎn)生高熱的問題。對于各型熱磁傳感器探針的對接焊接，新型戰(zhàn)斗機(jī)彈射座椅上的火箭包外殼、特種螺栓、真空膜盒等的焊接，如果使用大功率激光焊接必然使部件因受高熱而變形。在如各種微電機(jī)齒輪軸、油箱、各種陀螺軸承組合件的焊接，葉輪、葉盤、葉環(huán)的焊接，轉(zhuǎn)子的焊接，鈦合金承力機(jī)匣的焊接，燃燒室襯套的焊接等，中小功率激光填料焊接技術(shù)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

中小功率的激光填料焊接技術(shù)也用用于其它軍品。如長征系列火箭、東方系列火箭中的各種高壓氣瓶的焊接，以及各種液體燃料箱體的焊接等等。總之，用中小功率激光填絲焊接技術(shù)可以確保型號的設(shè)計質(zhì)量。

在無填料激光焊接中，焊縫的成分取決于母材的成分，很難按照實際需要進(jìn)行調(diào)整。若采用填充焊料激光焊接，應(yīng)用于激光焊接之一先進(jìn)制造技術(shù)的加工優(yōu)點(diǎn)，可以通過調(diào)整填充焊料的成分來改善焊縫的組織性能、防止缺陷的產(chǎn)生，滿足設(shè)計及工藝要求。

另外，激光深熔焊是，一般使用大功率激光器，對設(shè)備的要求較高。當(dāng)被焊工件較小時，因熱輸入搞，熱影響區(qū)域大、變形嚴(yán)重的還會影響產(chǎn)品的性能參數(shù)，是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形，甚至整個結(jié)構(gòu)零件報廢。

利用中小公路激光做微型結(jié)構(gòu)件的填絲激光焊接，是確保焊接接頭質(zhì)量、接頭性能、幾何形狀激光尺寸精度的最佳焊接方案。該技術(shù)在提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、改進(jìn)結(jié)構(gòu)的氣油密封性能以及保證結(jié)構(gòu)承力等方面較其它焊接更具有優(yōu)勢。

利用較小YAG脈沖激光進(jìn)行填絲焊接，能夠形成較好的焊接接頭。

在熱導(dǎo)焊模式下，手動控制焊接可以獲得較為均勻的焊接接頭。這對于加工尺寸一致性較差的微型結(jié)構(gòu)件的填絲焊接是一個更可行、更具操控性的方法。

利用較小功率的激光器，采用激光填絲焊接技術(shù)，配額和激光深熔焊接工藝可實現(xiàn)厚板的焊接，焊縫逐層形成每次無須達(dá)到很大的融深。這對于激光焊接技術(shù)的推廣具有較大的現(xiàn)實意義。

西方國家曾經(jīng)想拋棄中小激光焊接技術(shù)，但隨著研究的發(fā)展，他們發(fā)現(xiàn)中小功率激光焊接技術(shù)是無法放棄的，在再次對其進(jìn)行研究。借鑒西方國家的經(jīng)驗，在發(fā)展大功率激光的同時，我們也應(yīng)該加強(qiáng)對中小激光焊接領(lǐng)域的不斷研究。

方圓激光www.blz520.com

2015-0911