🔥 1. 激光焊接原理
光 → 热 → 熔池 → 焊缝
💡 核心机制
- 高能量密度激光束照射材料表面
- 光子能量被材料吸收 → 局部熔化
- 形成熔池，冷却后形成冶金结合
- 深宽比大、热影响区小、变形小
⚡ 能量吸收
- 金属对红外激光吸收率随温度升高而增加
- 小孔效应（深熔焊）大幅提升吸收率
- 表面状态（粗糙度、涂层）影响耦合效率
📐 工艺参数链
- 功率 · 焊接速度 · 离焦量
- 保护气体（种类/流量）
- 光束模式/光斑直径
- 脉冲波形（脉冲焊）
💎 2. 激光器类型
光纤 · CO₂ · 固体
⭐ 三种主流激光器特性对比 (中小学生友好色系)
| 特性 | 光纤激光器 | CO₂ 激光器 | 固体激光器 (Nd:YAG) |
|---|
| 波长 | 1.07 μm | 10.6 μm | 1.06 μm |
| 电光效率 | >30% | 10~15% | ~3% (灯泵) / >20% (碟片) |
| 光束质量 | 优秀 (M² ≤ 1.1) | 良好 | 中等~优秀 |
| 光纤传输 | ✅ 是 | ❌ 需导光臂 | ✅ 是 (部分) |
| 典型应用 | 汽车、电池、3C | 厚板、非金属 | 模具修补、珠宝 |
🌊 3. 焊接模式
热传导焊 · 深熔焊 (小孔焊)
🌡️ 热传导焊
- 功率密度 < 10⁶ W/cm²
- 表面熔化，无小孔
- 熔深浅 (0.1~1 mm)
- 焊缝光滑，飞溅少
- 适合薄板、密封焊
🌀 深熔焊 (小孔焊)
- 功率密度 > 10⁶ W/cm²
- 形成“小孔” (Keyhole)
- 深宽比大 (可达 10:1)
- 焊接速度快，热影响区小
- 适用于中厚板、结构件
⚖️ 模式选择
- 由功率密度 + 离焦量决定
- 热传导 → 深熔 存在过渡区
- 脉冲激光可控制熔深
- 实际调优需兼顾熔深与成形
热传导焊 🔹 熔深浅 · 镜面焊缝
深熔焊 🔸 小孔效应 · 大深宽比
🧪 实战调优示例 (参数卡片)
光纤激光 · 1.5mm 不锈钢
# 初始参数 (深熔焊)
激光功率: 2000 W
焊接速度: 50 mm/s
离焦量: -2 mm
保护气体: Ar 15 L/min
# 调整方向 (根据焊缝形貌)
if 熔深不足 → 提高功率 或 降低速度
if 飞溅过多 → 增加离焦量 或 调整气体
if 焊缝凹陷 → 减小功率密度 / 负离焦量减小