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影响激光焊接质量的主要因素 焊接设备 激光焊接设备通常由激光器、导光和聚焦系统组成。 1.1 激光器 用于焊接的激光器主要有脉冲激光器和连续激光器。最重要的性能是输出 功率和光束质量。焊接对激光器的质量要求最主要的是光束模式和输出功 率的稳定性。 1.1.1 光束模式 光束模式阶数越低，光束的聚焦性能越好（即光束质量越好），光斑越小， 相同激光功率下激光功率密度越高，焊接深宽比越大。 图1 光束模式对焊接熔深的影响 图2 功率密度对熔深的影响 1.1.2 输出功率稳定性 激光器的输出功率稳定性越好，焊接一致性就越好。 1.2 导光和聚焦系统 导光和聚焦系统主要由光纤、准直（扩束）镜、反射镜和聚焦镜组成，实现传输光束和聚焦的功能。这些光学零件，在大功率激光作用下，性能可能会劣化使透过率下降，产生热透镜效应（透镜受热膨胀焦距发生变化）。如有表面污染，则会增加传输损耗甚至可能导致光学零件的损坏。所以光学零件的质量，维护和工作状态监测对保证焊接质量至关重要。 工件状态 2.1 焊接工件的加工精度、装配精度以及清洁程度 因为激光光斑小，焊缝窄，一般不加填充金属，如装配不严间隙过大，光 束会穿过间隙不能熔化母材，或者引起明显的咬边、凹陷。所以一般板材 对接装配间隙和光斑对缝偏差均不应大于0.1mm，错边不应大于0.2mm。 当然对焊接质量要求更高的工件，其焊接工件的加工精度及装配精度也更 高，尤其是焊接前的人工装配，要保证焊接位置的高低差、装配间隙和加 工件的清洁程度。 2.2 焊接工件的材料均匀性 材料的均匀性是指物质的一种或几种特性具有同组分或相同结构的状态。 材料的均匀性直接影响到材料的有效使用。影响材料均匀性的因素有合金 成分的分布、材料厚度等。合金元素的种类和含量本身就对焊接质量存在 影响，其分布的均匀性直接影响到焊缝的一致性。例如铝合金材料焊接时， 合金元素的分布不均匀，或者内部存在杂质的含量不同，容易出现焊接缺 陷：炸孔、咬边及凹陷。 焊接工装夹具 在激光焊接过程中，焊接工装夹具主要是将焊接工件准确定位和可靠夹紧， 便于焊接工件进行装配和焊接，保证焊接结构精度，有效的防止和减轻焊接 热变形。 焊接工艺参数 影响焊接质量的焊接工艺参数主要有激光输出功率、焊接速度、激光波形、 脉冲宽度、离焦量和保护气体。 4.1 激光输出功率、焊接速度对熔深的影响 图3中，1、2、3分别为1mm、3mm、10mm/s的焊接速度时熔化深度曲线， 可以看出在一定的激光功率下，提高焊接速度，则热输入下降，焊接熔深减小。对于不同的激光功率密度，要达到要求的熔化深度需选择不同的焊接速度。 图3 激光焊接不锈钢时功率与焊接速度、熔化深度的关系 4.2 激光波形 激光波形主要有脉冲激光器常用的脉冲波形和连续焊接时的缝焊波形。 4.2.1脉冲波形对焊接质量的影响（针对脉冲激光器） 4.2.1.1对于焊接铜、铝、金、银高反射材料时，为了突破高反射率的屏障，可 以利用带有前置尖峰的激光波形，如图4。 图4 前置尖峰的激光波形 但这种波形在高重复率缝焊时不宜采用，容易产生飞溅，形成不规则的 孔洞。宜采用梯形波，如下图5： 图5 梯形波 4.2.1.2 对于铁、镍等黑色金属，表面反射率低，宜采用矩形波或缓衰减 波形，如下图6所示： 图6 缓衰减波形 4.2.2 连续焊接时的缝焊波形 缝焊波形就是激光功率随焊接时间变化的曲线。在材料要求焊接密封时此 波形尤为重要。在焊接开始时激光功率缓慢上升，结束时缓慢下降，如图 7；在连续激光器焊接时，结尾处出现的凹坑，宜采用此波形，减小凹坑 程度，以达到焊接效果，如图7所示。 图7 连续焊接时的缝焊波形 a) 未设置波形 b) 波形设置后