激光焊接是使用激光的金屬加工技術(shù)的一個(gè)領(lǐng)域，在汽車(chē)、精密設備、電器、航空航天、醫療等各種工業(yè)領(lǐng)域被廣泛使用。此次我將從眾多的激光焊接用途中，選擇尤其在鈑金加工領(lǐng)域使用的激光焊接，介紹其基本事項成都網(wǎng)站制作。

首先“激光”是取英文的“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（通過(guò)受激釋放輻射光擴大）”的含義的術(shù)語(yǔ)的開(kāi)頭字母而得到的造詞。

剛開(kāi)始思考含義時(shí)，可能會(huì )感覺(jué)有些復雜，其實(shí)只要將其理解為“人造光”，就沒(méi)錯。與我們日常所見(jiàn)的太陽(yáng)光、照明等普通光相比，作為人造光的激光具有“波長(cháng)”、“相位”、“方向”恒定的特點(diǎn)。通過(guò)調整和使用被統稱(chēng)“相干性”的這三大要素，能夠將激光用于各種加工。

激光焊接是將作為人造光的激光進(jìn)行聚光并照射對象物、使金屬局部熔融和凝固來(lái)接合金屬的加工方法。在鈑金加工領(lǐng)域引入激光焊接的情況下，相比于以往加工方法的電弧焊，具有容易抑制熱變形、容易管理焊接條件、焊道不明顯等優(yōu)點(diǎn)成都網(wǎng)站建設公司。

激光焊接中，使用激光振蕩器產(chǎn)生成為熱源的激光，并將其擴大，使用光纖進(jìn)行傳輸，首先將光輸送至工件附近。在該階段需要激光加工頭。激光加工頭的內部設置有透鏡，將傳輸來(lái)的激光聚光為適合加工的狀態(tài)。通過(guò)借助透鏡對光進(jìn)行聚光，能夠使光能集中于較小的面積，從而能夠獲得熔化金屬的較高能量。為了防止熔融金屬的氧化，通常會(huì )一邊吹送氬氣、氮氣等保護氣體一邊焊接。

下面讓我們看看適合鈑金加工的手焊的激光焊接的種類(lèi)。從20世紀90年代起，在日本率先開(kāi)始普及的是使用YAG激光器的便攜式激光焊接機。自此以來(lái)，日本的鈑金行業(yè)長(cháng)期認為“激光焊接機＝YAG激光器”，但在21世紀10年代中期光纖激光焊接機上市以后，近年來(lái)，光纖激光器成為便攜式激光焊接機的主流。此外還有利用盤(pán)式激光器制作的便攜焊接裝置。

使用光纖激光焊接機的手焊

· YAG激光焊接

YAG是名為釔鋁柘榴石 （Yttrium Aluminum Garnet）的晶體，YAG激光器是向YAG晶體照射強光來(lái)產(chǎn)生激光。YAG激光具有金屬易于吸收的1064nm的波長(cháng)，因此能以較少的能量熔融金屬，這一點(diǎn)適合激光焊接。另一方面，為了產(chǎn)生激光，需要使閃光燈閃爍，且因為發(fā)熱多而需要使用制冷器對振蕩器至焊炬進(jìn)行冷卻，因此耗電量大，與所使用的電力相比，用于加工的能量較少，故而也存在焊不透的情況。冷卻水、燈等易耗品的維護成本負擔也較大，這也可以說(shuō)是使用上的一大缺點(diǎn)。

· 光纖激光焊接

光纖激光是使用光纖對所生成的勵起光進(jìn)行擴大和傳輸的激光，具有金屬易吸收的1070nm的波長(cháng)。在眾多激光中，能量密度特別高，具有容易將光束聚集的特點(diǎn)，對金屬能夠實(shí)現深熔是其一大優(yōu)點(diǎn)。與YAG激光相比，具有深熔、運行成本低、幾乎沒(méi)有調整和維護的麻煩和成本等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)正在加速普及。雖然光纖激光具有高功率、高效率的特點(diǎn)，但在鈑金的手焊中，如果功率過(guò)高，會(huì )對作業(yè)者造成危險，因此制作產(chǎn)品時(shí)通常將功率限制在1kW左右。追求更高功率、更大焊透深度時(shí)，可以研究使用機械焊接、機器人焊接。

· 盤(pán)式激光焊接

盤(pán)式激光是使用圓盤(pán)狀的YAG晶體放大所生成的勵起光后使用光纖進(jìn)行傳輸的激光。德國的快通公司成功實(shí)現了高功率化和穩定化，因此其作為工業(yè)用激光得到廣泛普及，近年來(lái)其可能性被重新審視，新用途的開(kāi)發(fā)也在積極進(jìn)行。日本沒(méi)有能夠使用盤(pán)式激光進(jìn)行手焊的單體設備，但是擁有快通公司的激光切割機的用戶(hù)能可選地引進(jìn)手焊用的焊炬成都網(wǎng)站制作。

鈑金加工中使用的激光焊接與以往廣泛使用的TIG焊接相比，具有如下特點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)

· 即使為薄板，熱變形也較小

TIG焊接因為焊透較淺且熱影響層較大，因此對金屬的焊接線(xiàn)能量較多，產(chǎn)品會(huì )產(chǎn)生較大熱變形。對所產(chǎn)生的熱變形的處理很大程度上依賴(lài)于工匠的技術(shù)，這方面是TIG焊接最難的地方。另一方面，激光焊接中，是聚光激光，將較高的能量集中于較小的焦點(diǎn)來(lái)熔融金屬，因此焊透寬度較細，熱影響層也較小，故而不易產(chǎn)生熱變形。而且在頻繁地反復進(jìn)行激光的ON/OFF的“脈沖振蕩”中，每秒鐘會(huì )重復進(jìn)行數次至數十次的熔融和凝固，因此更能抑制變形。

· 確保焊接部的足夠強度

激光焊接的焊道較細，有時(shí)會(huì )擔心強度不夠，但焊透較深，因此與外觀(guān)相比，內部具有足夠的強度。激光焊接中暫時(shí)熔融、凝固的合金部分較少，不會(huì )斷裂，在工業(yè)試驗場(chǎng)實(shí)施的強度試驗中，也確認起具有超過(guò)TIG焊接的強度。

· 縮短加工工時(shí)

激光焊接的焊接線(xiàn)能量較小，不易產(chǎn)生變形，因此能夠大幅減少消除變形的工時(shí)。另外，激光焊接基本上都是母材焊接，因此還能省去研磨焊接突起部分的工序。而且只要加工條件具備，就幾乎不會(huì )產(chǎn)生焊縫燒傷，因此也有可能能夠減少電解研磨工序?？s減了以往辛苦應對的加工工時(shí)，促使提高生產(chǎn)效率，降低制造成本。

· 焊接條件易管理易操作

激光焊接機還有將焊接條件作為方法登記后能夠調用的機型，可以說(shuō)易管理和再現焊接條件是其一大優(yōu)點(diǎn)。此種情況下只要由熟練者給出條件，由此非熟練者很容易再現熟練者的加工條件。由此如果非熟練者也能負責薄板焊接，熟練者就能集中于附加價(jià)值高的工作，有助于提高焊接工序整體的生產(chǎn)效率。

缺點(diǎn)

· 縫隙處理能力較差

激光焊接具有將激光能量聚集在φ0.1～φ0.6mm左右的極小的焦點(diǎn)來(lái)使金屬熔融的性質(zhì)，出于這一性質(zhì)，其具有如果有縫隙就無(wú)法焊接的弱點(diǎn)。在光斑直徑為φ0.1mm的機型的情況下，如果存在0.1mm的縫隙，則激光會(huì )從中間走過(guò)而無(wú)法焊接，因此需要采取提高折彎工序的精度、設置夾具等措施。

· 不擅長(cháng)堆焊

激光焊接擅長(cháng)母材焊接，不擅長(cháng)堆焊。除了在使焊條熔融之處激光的能量有可能無(wú)法全部到達母材外，焊接點(diǎn)/焊條/焦點(diǎn)全部精準地會(huì )齊在同一線(xiàn)上也很難，有可能無(wú)法確保足夠的強度。當圖紙中指示堆焊時(shí)，需要研究是否應該采用激光焊接，相反為了確保強度、美觀(guān)而希望使用激光焊接時(shí)，最好不要寫(xiě)入堆焊指示。

· 需要采取安全措施

激光如果使用方法錯誤，可能會(huì )導致重大事故，因此全部激光產(chǎn)品都在JIS規格“激光產(chǎn)品安全標準”中規定了安全相關(guān)規格。使用激光的手焊裝置全部劃歸危險度最高的“四級”，制造商也會(huì )采取各種安全措施。請注意按照規格和操作說(shuō)明書(shū)采取正確的使用方法，例如設定激光管理區域、使用激光焊接專(zhuān)用的焊接面罩/護目鏡、使用附帶安全裝置的便攜焊炬、妥善管理設備的鑰匙等。

下面讓我們看看激光焊接的實(shí)際加工事例。
（測試機型：便攜焊炬型光纖激光焊接機　OPTICEL FH-450）

首先介紹一下SUS304的板厚0.5mm、板厚1.0mm的對接焊的加工事例。對于激光焊接擅長(cháng)處理的薄板，能夠實(shí)現低變形焊接。在焊接后沒(méi)有去除變形和燒痕的狀態(tài)下，能夠實(shí)現漂亮的精加工。

下面在SUS304 板厚1.0mm的板上焊接管。在管下面的里側能夠看到焊道，不使用焊條，進(jìn)行了母材焊接。為了便于看清焊道，拍攝時(shí)傾斜了板材，但SUS板側幾乎沒(méi)有產(chǎn)生變形。里側也沒(méi)有焊接燒痕。

最后是SUS304 板厚1.2mm的箱體焊接的樣本。使用夾具保持工件，使用激光定位焊接后，實(shí)施正式焊接。以較低的變形完成了產(chǎn)品，省去了精加工的麻煩。

激光焊接能夠實(shí)現焊接強度和美觀(guān)的一舉兩得，是薄板的低變形焊接、條件管理容易等優(yōu)點(diǎn)較多的接合方法，但另一方面也存在縫隙處理能力較差、不擅長(cháng)堆焊等缺點(diǎn)。巧妙利用激光焊接的訣竅請注意以下幾點(diǎn)。

·? ? ?提高折彎工序的精度，設置夾具，在創(chuàng )建無(wú)縫狀態(tài)后進(jìn)行焊接

·? ? ?如果事先問(wèn)熟練者提供加工條件并登記方法，非熟練者也容易再現加工

·? ? ?如果保持以TIG焊接等以往加工方法為前提的圖紙不變，僅將加工方法變更為激光焊接，則很難順利完成加工。有時(shí)可以考慮研究變更設計。

·? ? ?如果希望最大限度的發(fā)揮強度、美觀(guān)等激光焊接的優(yōu)點(diǎn)，建議從設計階段起以激光焊接為前提進(jìn)行設計成都網(wǎng)站建設公司。

激光焊接的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠低變形地焊接薄板。而且非熟練者也能焊接，因此有可能極大地改良以往依靠工匠技藝的焊接工藝。只要能正確地了解其缺點(diǎn)并適當應對，剩下的就只有優(yōu)點(diǎn)了。請最大限度地有效利用激光焊接的優(yōu)點(diǎn)吧。

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