激光焊接可采用连续或脉冲激光束实现，激光焊接原理可分为导热型焊接和激光深熔焊接。电力密度小于104-105W/cm2为导热焊接，此时在熔深较浅、焊接速度较慢、电力密度大于105-107W/cm2时，金属表面受热凹陷“孔”，形成深熔焊接，具有焊接速度快、深宽比大的特点。

影响激光焊接质量的主要因素

其中导热型激光焊接的原理是：激光辐射加热加工表面，表面热通过热传导扩散到内部，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。

用于齿轮焊接和冶金薄板焊接的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。其次，重点介绍激光深熔焊接的原理。

激光深熔焊接一般采用连续激光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制通过“小孔”（Key-hole）结构完成。在足够高功率密度的激光照射下，材料蒸发并形成孔。这个充满蒸汽的小孔像黑体一样，几乎吸收入射光束的能量，孔腔内的平衡温度达到2500C左右，热从该高温孔腔外壁传递，使包围该孔腔周围的金属熔融。小孔内充满了光束照射下的壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围熔融金属，液态金属周围包围固体材料（而在大多数正常焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积在工件表面，然后向内部传输）。孔壁外的液体流动和壁层的表面张力与在孔腔内连续产生的蒸汽压力结合，维持动态平衡。梁不断地进入孔口，孔口外的材料连续流动，随着梁的移动，孔口始终处于流动的稳定状态。即，包围孔和孔壁的熔融金属随着引线梁的前进速度向前方移动，熔融金属填充孔移动后残留的空隙而冷凝，形成焊缝。所有上述工艺都发生得如此之快，以致焊接速度容易达到每分钟几米。真空扩散焊接加工方法有哪些种类的工艺

激光深熔焊接topsunlaser.com的主要工艺参数

激光功率

激光焊接存在激光能量密度阈值，低于该值，熔深非常浅，当达到或超过该值时，熔深大大提高。只有当工件上的激光功率密度超过阈值（与材料相关）时，才会产生等离子体，这表明进行了稳定的深熔焊接。当激光功率低于该阈值时，工件仅产生表面熔融，即进行焊接以稳定导热型。另一方面，在激光功率密度处于小孔形成的临界条件附近的情况下，深熔焊接和传导焊接交替进行，成为不稳定的焊接过程，熔融深度的变动大。在激光深度熔接的情况下，激光功率同时控制熔深和焊接速度。焊接的熔深与光束功率密度直接相关，是入射光束功率和光束焦点的函数。通常，对于恒定直径的激光束，随着光束功率的增加，熔融深度增加。真空扩散焊接加工方法有哪些种类的工艺

射束聚焦

束斑大小是激光焊接最重要的变量之一，因为它决定了功率密度。然而，对于高功率激光来说，尽管有许多间接测量技术，但其测量却是一个难题。

光束焦点衍射极限光斑尺寸可以基于光衍射理论来计算，但由于聚焦透镜像差的存在，实际光斑大于计算值。最简单的实测方法是等温轮廓法，用厚纸烘烤聚丙烯板，穿透后测量焦斑和穿孔直径。该方法应通过测量实践，掌握激光功率的大小和光束作用的时间。

材料吸收值

材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、热导率、熔化温度和蒸发温度，其中最重要的是吸收率。

影响材料对激光束吸收率的因素包括两个方面：首先是材料的阻力系数，经过对材料抛光表面的吸收率测量，材料的吸收率与阻力系数的平方根成正比，阻力系数又随温度变化，第二材料的表面状态（或光泽度）对光束吸收率有重要影响，从而对焊接效果起到明显的作用。真空扩散焊接加工方法有哪些种类的工艺

CO2激光器的输出波长通常为10.6μm、陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等非金属的吸收率在室温下高，金属材料在室温下的吸收差，当材料溶解气化时，吸收急剧增加。使用由表面涂层或表面生成氧化膜的方法，提高材料对光束的吸收是有效的。

焊接速度

焊接速度对熔深有很大影响，提高速度会使熔深变浅，但速度过低会使材料过度熔融，导致工件被焊接。因此，具有激光功率和厚度的特定材料有适当的焊接速度范围，根据其速度值可以得到最大的熔融深度。图10-2表示1018钢的焊接速度与熔融深度的关系。

屏蔽气体

在激光焊接过程中经常使用惰性气体保护熔池，一些材料的焊接不考虑表面氧化也可以不考虑保护，但在许多应用场合使用氦、氩、氮等气体保护，在焊接过程中保护工件免受氧化。

使用保护气体的第二个作用是保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔融液滴的溅射。特别是在高功率激光焊接时，由于其喷出物变得非常强，因此在该情况下需要保护透镜。真空扩散焊接加工方法有哪些种类的工艺

屏蔽气体的第三个作用是有效地消除高功率激光焊接引起的等离子体屏蔽。金属蒸气吸收激光束并电离成等离子体云，金属蒸气周围的保护气体也因热而电离。当等离子体过多时，激光束在一定程度上被等离子体消耗。等离子体作为第二能量存在于工作表面，使得熔融深度变浅，熔池表面变宽。通过增加电子与离子和中性原子的三体碰撞，增加电子的复合速度，降低等离子体中的电子密度。中性原子越轻，碰撞频率越高，复合速度越高。另一方面，只有电离能高的保护气体不会因气体自身的电离而增加电子密度。真空扩散焊接加工方法有哪些种类的工艺

锂电池激光焊接线

透镜焦距

焊接时使用通常聚焦方式聚光激光，通常选择63~254mm（2.5“～10”）焦距的透镜。焦点的大小与焦距成正比，焦距越短，焦点越小。但是，焦距的长度短也会影响焦深。即，由于焦深随着焦距的同步而增加，所以短焦距能够提高功率密度，但由于焦深小，因此必须正确地维持透镜和工件的间隔，熔融深度也不大。实际焊接中使用的最短焦深受焊接中产生的溅射和激光模式的影响，因此焦距为126mm（5）较多。如果接缝较大或需要通过增加点尺寸来增加焊接，则可以选择具有254mm（10英寸）焦距的透镜，在这种情况下，需要更高的激光输出功率（功率密度）来实现深熔孔效应。

激光功率超过2kW时，特别是10.6μm的CO2激光束由于使用特殊的光学材料构成光学系统，为了避免聚焦透镜被光学破坏的危险，经常选择反射聚焦方法，一般使用研磨铜镜作为反射镜。为有效冷却，建议用于高功率激光束聚焦。

焦点位置

在焊接过程中，焦点位置对于保持足够的功率密度是重要的。焦点和工件表面相对位置的变化直接影响焊缝的宽度和深度。图2-6表示焦点位置对1018钢的熔融深度和狭缝宽度的影响。

对于大多数激光焊接应用，焦点位置通常设定为工件表面下约所需熔深的1/4。

激光束位置

当激光焊接不同材料时，激光束位置控制焊缝的最终质量，特别是在接合接头的情况下比接合接头的情况更敏感。例如，在将淬火钢齿轮焊接到低碳钢鼓轮上时，精确控制激光束位置有利于生成主要由低碳成分构成的焊道，该焊道具有较好的耐裂纹性。在一些应用情况下，焊接工件的几何形状需要激光束的偏转角度，如果光束轴线与接头平面之间的偏转角度在100度以内，则不影响工件对激光能量的吸收。

焊接开始、终端点激光功率渐增、渐减控制

在激光深熔焊接的情况下，无论焊缝的深度如何，小孔现象总是存在。焊接过程结束，电源开关断开时，焊接端子会产生凹坑。另外，当激光焊接层覆盖原来的焊道时，有时会过度吸收激光束，焊接部件过热或产生气孔。

为了防止上述现象的发生，为了能够调整电力开始和结束时间，可以制作电力开始和停止时间的程序。也就是说，开始功率可以通过电子学方法在短时间内从零上升到设定功率值，调整焊接时间，最后在焊接结束时从设定功率逐渐下降到零值。