解析激光焊接技术
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按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基本模式：热导焊和深熔焊，前者所
用
激光功率
密度较低（
105～106W／cm2），工件吸收激光后，仅达到表面熔化，然后依
靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。这种焊接模式熔深浅，深宽比较小。后者激光动
车密度高（
106～107W／cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至气化，熔化的金属在蒸
汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不断延伸，直至小孔内的蒸气压力与
液体金属的表面张力和重力平衡为止。小孔随着激光束沿焊接方向
移动
时，小孔前方熔化
的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。在机械
制造领域，除了那些微薄零件之外，一般应选用深熔焊。
深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体，在激光作用下发生电离，从而在小孔内部
和上方形成
等离子
体。等离子体对激光有吸收、折射和散射作用，因此一般来说熔池上方
的等离子体会削弱到达工件的激光能量。并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。通常可辅
加侧吹气驱除或削弱等离子体。小孔的形成和等离子体效应，使焊接过程中伴随着具有
特征的声、光和电荷产生，研究它们与焊接规范及焊缝质量之间的关系，和利用这些特
征信号对激光焊接过程及质量进行监控，具有十分重要的理论意义和实用价值。
由于经聚焦后的激光束
光斑
小（
0.1～0.3mm），功率密度高，比电弧焊（5×102～
104W/cm2）高几个数量级，因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点：加
热范围小，焊缝和热影响区窄，接头性能优良；残余应力和焊接变形小，可以实现高精
度焊接；可对高熔点、高热导率，热敏感材料及非金属进行焊接；焊接速度快，生产率
高；具有高度柔性，易于实现
自动化
。
激光焊与电子束焊有许多相似之处，但它不需要真空室，不产生
X 射线，更适合生
产中推广应用。激光焊接实际上已取得了电子束焊接
20 年前的地位，成为高能束焊接技
术发展的主流。
2．激光焊接设备
激光焊接设备主要由
激光器、导光系统、焊接机和控制系统组
成。
1．激光器
用于激光焊接的激光器主要有
CO2
气体激光器和
YAG 固体激光器两
种。
激光器最重要的性能是输出功率和光束质量。从这两方面考虑，
YAG 激
光器具有很大优势，是目前深熔焊接主要采用的激光器，生产上应用大多数还处在
1.5
～
6kW 范围，但现在世界上最大的 CO2 激光器已达 50kW。而 YAG 激光器在过去相当长
一段时间内提高功率有困难，一般功率小于
1kW，用于薄小零件的微联接。但是，近几
年来，国外在研制和生产大功率
YAG 激光器方面取得了突破性的进展，最大功率已达
5kW，并已投入市场。由于其波长短，仅为 CO2 激光的 1/10，有利于金属表面吸收，可
以用
光纤传输
，使导光系统大为简化。可以预料，大功率
YAG 激光焊接技术在今后一段
时间内将获得迅速发展，成为
CO2 激光焊接强有力的竞争对手。
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2. 导光和聚焦系统
导光聚焦系统由圆偏振镜、
、反射镜或
光纤、聚焦镜
等组成，实现改变光束偏振状
态、方向，传输光束和聚焦的功能。这些
零件的状况对激光焊接质量有极其重要的影