激光焊技术

激光焊也是熔化焊方法之一。它的热能产生于工作物质受到外来光能激发而产生的一种单色性纯、方向性强以及光亮度大的光束。光束通过透镜和发射等光学原理将其高度聚焦后，投射到焊件的接缝上，即可熔化被焊件。
激光焊实际上是电、光能转换机制产物，转换效率非常低，效率大约只有0.1%~3%.大部分能量都是在能量转换过程中转变成“热”，使整体激光发生器的体温升高，所以需要一组大容量的冷却系统，把副产物“热”带走。因此，一台功率并不太大的激光焊机（＜10kW)的体积却是比较大的（10m3).激光发生器工作原理如图4-24所示。

激光焊的工艺参数较难掌握，因为热效率在焊接过程中有很大起伏变化，被焊金属表面状况对热效率有很大影响。表面光亮度就有较大影响，表面越光亮，对激光的光线发射越大，大部分的激光能量被反射到其他物体上，并以“热”的形式传递到周围的物质上或介质中。但是热效率会突然发生变化。金属熔化前，大约只有10%~20%的光线能量被金属吸收并加热了金属。当温度升至焊缝金属的熔点并开始熔化时，金属对光线的吸收率猛增，这时大约60%~80%的光线能量被金属吸收，热效应的突然变化极易造成焊缝烧穿。为了避免或减少这种不良影响，可以采取一些相应的措施，如对被焊金属表面粗化处理；采用脉冲激光束；调节输入能量；调整光斑大小；改变脉冲宽度和衰减波陡度等。以一种含有氧化铝并溶有低浓度铬原子的红宝石自然晶体作为发生激光发生器的工作物质，称为固体激光发生器。以CO2等作为激光发生器的工作物质，则称为气体激光发生器。
目前，激光焊机的功率仅处于千瓦级水平，且价格昂贵，焊接成本高，应用范围尚不广泛，只用于某些仪器仪表生产制造中一些微小部件的焊点上，特别是某些焊点的位置比较隐蔽，用一般焊接方法无法施焊时。利用激光束再借助光导纤维和偏转棱镜可实现多工位焊接。
也有激光焊应用于较大型构件焊接的例子。核反应堆中核燃料的包壳盒是一种用稀有金属制成的产品，即由金属锆或锆合金制成，其中有一种包壳盒的尺寸为1.5mmx200mmx200mmx2000mm,即为一个薄壁长方体的壳体，它本身的技术含量很高：尺寸要求严格；表面光洁度高；各个面不能有任何不平和翘曲。用激光焊把两个“口”形型材对接成正方形截面的筒体，即成包壳盒，如图4-25所示。它利用了激光焊能量集中、焊缝窄、热影响区窄等优点，保证了焊出的产品表面光洁，尺寸准确，四个平面规整、无翘曲。

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