這是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法。激光是目前世界上最亮的光，二氧化碳激光的亮度比太陽光亮8個(gè)數(shù)量級(jí)，而高功率釹玻璃激光則比太陽光亮16個(gè)數(shù)量級(jí)。激光的方向性很好，它能傳播到很遠(yuǎn)的距離，且擴(kuò)散面積小，接近于理想的平行光。同時(shí)，激光為單色光，它的發(fā)光光譜寬度很狹窄，比氪燈的光譜寬度窄幾個(gè)數(shù)量級(jí)，聚焦后在焦點(diǎn)上的功率密度比普通的焊接熱源高幾個(gè)數(shù)量級(jí)?；谟猩鲜鎏攸c(diǎn)，激光成為一種十分理想的焊接和功割的熱源。

一、不銹鋼激光焊的優(yōu)點(diǎn)

 它與一般焊接方法相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：

   1. 聚焦后的激光具有很高的功率密度，焊接以深熔方式進(jìn)行。

   2. 激光的加熱范圍?。ǎ?mm），熱量集中，焊接速度快，使焊接殘余應(yīng)力和焊后變形量減小。

   3. 激光能反射、透射，在空間傳播相當(dāng)距離后能量衰減很小，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離或一些難以接近部位的焊接；

   4. 與電子束焊接相比，它不需要真空室，也不會(huì)產(chǎn)生X射線，但可焊接厚度不如電子束焊的厚，且大功率激光發(fā)生器的結(jié)構(gòu)比電子束更為復(fù)雜，一次性投資更高。

二、不銹鋼激光焊的焊接特點(diǎn)

   1. 奧氏體不銹鋼的激光焊焊接性能一般較好。奧氏體型不銹鋼為了提高力學(xué)性能，加入了硫和硒等元素，焊后凝固裂紋的傾向會(huì)有所增加。

   2. 奧氏體型不銹鋼的熱導(dǎo)率只有碳鋼的1/3，對(duì)激光的吸收率比碳鋼略高，所以同樣條件下奧氏體型不銹鋼激光焊熔池比碳鋼稍微低一點(diǎn)（5％～10％）。

   3. 激光焊接奧氏體型不銹鋼的熱變形和殘余應(yīng)力也相對(duì)較小，采用其他常規(guī)焊接方法時(shí)奧氏體型不銹鋼會(huì)產(chǎn)生比碳鋼大50％的熱膨脹量。

   4. Cr/Ni當(dāng)量大于1.6時(shí)，奧氏體型不銹鋼較適合激光焊；當(dāng)量Cr/Ni小于1.6時(shí)，產(chǎn)生熱裂紋傾向就會(huì)提高。

三、激光焊接設(shè)備

  激光焊接設(shè)備主要由激光器、光學(xué)偏轉(zhuǎn)焦系統(tǒng)、光束檢測(cè)器、控制系統(tǒng)和工作臺(tái)組成，國(guó)產(chǎn)激光設(shè)備型號(hào)見表3-48。按工作物質(zhì)狀態(tài)，激光器分固體激光器和氣體激光器；按其能量輸出方式可分脈沖激光器和連續(xù)激光器。

 幾種焊接激光器性能參數(shù)見表3-49。

  1. 固體激光器產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)有紅寶石、釹玻璃釔鋁石榴石，主要以脈沖方式工作，輸出功率小，通常用于定位焊，隨著輸出功率增大，也可以進(jìn)行焊接。焊接接頭形式如圖3-49所示。脈沖激光焊主要焊接參數(shù)有脈沖能量和寬度以及功率密度等。表3-50為用脈沖激光焊焊接301不銹鋼鋼焊絲的焊接參數(shù)及接頭性能。

  2. 氣體激光器氣體激光器大多為二氧化碳激光器，有3種結(jié)構(gòu)形式：封閉式或半封閉式二氧化碳激光器、橫流式二氧化碳激光器和快速軸流式二氧化碳激光器。二氧化碳激光器的輸出功率大，最高達(dá)6kW，能焊成連續(xù)焊縫。

  二氧化碳激光焊所用的對(duì)接形式如圖3-50所示，通常采用對(duì)接接頭形式。圖3-51所示為焊接接頭的裝配要求，裝配時(shí)必須施加一個(gè)裝配壓力F，使待焊件之間的間隙越小越好。

  激光焊的熔深與激光功率、焊接速度、光斑直徑、離焦量、氣體保護(hù)等均有關(guān)。其中氣體保護(hù)用氦能使熔深加深，如果在氦里加入少量氬或氧，能進(jìn)一步提高熔深。

  用激光焊焊接奧氏體型不銹鋼板，從薄板到中厚度板（0.1～12mm），均可達(dá)到性能良好且焊接接頭外觀和成形美觀的效果。表3-51為二氧化碳激光焊焊接不銹鋼的焊接參數(shù)。

  中科院沈陽自動(dòng)化所、中科院自動(dòng)化所、蘇州長(zhǎng)光華芯光電技術(shù)有限公司和江蘇（揚(yáng)州）數(shù)控機(jī)床研究院經(jīng)過多年努力，研制成“全自動(dòng)激光拼焊生產(chǎn)線”，采用國(guó)產(chǎn)4kW光纖耦合激光器。用激光拼焊鋼板材厚度為0.5～3.0mm，最大焊接速度高達(dá)9m/min，最大焊接效率5件/min，可多組同時(shí)拼焊數(shù)≥3，能滿足250～2200mm焊縫長(zhǎng)度焊接要求。目前已為汽車制造業(yè)用戶中實(shí)際加工20萬件以上產(chǎn)品。這條研制成的全自動(dòng)激光拼焊生產(chǎn)線，不僅替代了國(guó)外進(jìn)口生產(chǎn)線用于車用激光拼焊板材批量生產(chǎn)，同時(shí)還填補(bǔ)了我國(guó)全自動(dòng)激光拼焊生產(chǎn)線的空白。該設(shè)備生產(chǎn)單位為江蘇揚(yáng)州巧智鑫自動(dòng)化設(shè)備有限公司。

四、激光焊接技術(shù)發(fā)展方向

1. 激光填絲焊接

   激光焊接一般情況下不需要添加填充焊絲，激光束照射在被焊工件的接縫處，靠被焊工件材料自身的熔化形成接頭。由于激光束的光束尺寸很小，對(duì)被焊材料的坡口加工和裝配間隙要求很高，一旦達(dá)不到要求，往往會(huì)發(fā)生焊偏或泄漏，很難保證焊接接頭質(zhì)量。如果在激光對(duì)工件進(jìn)行加熱的同時(shí)，采用從激光束前方或后方添加填充焊絲的方式，補(bǔ)充液態(tài)金屬，解決由于間隙過大或激光作用下液態(tài)金屬汽化流失而造成的焊縫區(qū)液態(tài)連接金屬過少的問題，避免焊縫出現(xiàn)咬邊、凹陷等缺陷。

 激光填絲焊接的優(yōu)點(diǎn)：

   a. 激光填絲焊可以在很大程度上降低工件的加工和裝配精度，改善焊接結(jié)構(gòu)和被焊材料的適應(yīng)性，提高焊縫成形和表面質(zhì)量。

   b. 激光填絲焊可以通過設(shè)計(jì)焊絲成分來控制焊接冶金和焊縫成分，改善焊縫金屬的組織，抑制焊接裂紋的形成，提高焊接接頭的性能。特別對(duì)含有脆性材料的異種金屬焊接極為有利。

   c. 采用多層激光填絲焊的方式還可以有較小功率的激光器實(shí)現(xiàn)大厚度板的焊接，顯著提高了激光對(duì)厚板焊接的適應(yīng)能力。

2. 激光電弧復(fù)合焊接 

  激光電弧復(fù)合焊接有時(shí)也稱電弧輔助激光焊接技術(shù)，其主要目的是有效利用激光和電弧熱源，充分發(fā)揮兩種熱源各自優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以較小的激光功率獲得較大的熔深，穩(wěn)定焊接過程，提高焊接效率，降低激光焊接的裝配精度和應(yīng)用成本。

3. 雙束激光焊接 

  雙束激光焊接是將同一種激光采用光學(xué)方法分離成兩束單獨(dú)的光，或用兩束不同類型的激光組合起來進(jìn)行焊接的方法。通過改變兩束光的能量、光束間距、甚至是兩束光的能量分布模式，對(duì)焊接溫度場(chǎng)進(jìn)行方便、靈活的調(diào)節(jié)，改變小孔的存在模式與熔池中液態(tài)金屬流動(dòng)方式，為焊接工藝提供更廣的選擇空間。它不僅擁有焊接熔深大、速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)常規(guī)激光焊接難以焊接的材料與接頭也有很大的適應(yīng)性。