【摘要】随着新产品的研制、开发，某型号产品对焊接强度的要求越来越高，现有的焊接工艺已经难以满足工件对焊接强度的要求。本文通过对激光焊工艺的应用研究，对原有的焊接工艺进行了改进，在不改变产品结构设计的前提下，提高了工件的焊接强度及质量，使其性能满足了产品的要求。

　　【关键词】激光焊；焊缝；性能；参数前言激光焊接是当今先进的制造技术之一，应用激光器产生的波长为1064nm的脉冲激光经过扩束、反射、聚焦后辐射加工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过数字化精确控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池，从而实现对被加工件的焊接。

　　1、问题的提出及研究目的高强度合金钢与低碳钢的搭接结构件为某厂民品重要结构件，旧的焊接工艺存在热输入量大、焊后变形量大、焊缝性能低及焊接效率低等缺点。随着对产品性能的要求不断提高以及新材料的应用，原焊接工艺的焊接强度已经难以满足产品生产的需求。研究激光焊参数对焊缝质量的影响，验证激光焊工艺能否改进产品焊缝性能，保证产品性能。

　　1.1试验材料30CrMnSi经淬火回火处理硬度HRC37～42，厚度6.5mm。10#钢优质碳素结构钢冷轧薄钢板，抗拉强度410Mpa，厚度0.8mm。

　　1.2试验设备LWY400固体激光焊接机。焊接机为T型机座上横卧400W 脉冲YAG激光发生器和外光路导光系统，两坐标电动精密工作台安装在通用机座上，激光焦点与工作台面之间预留200mm高度，脉冲YAG激光器采用反射聚光腔体结构，Nd：YAG单棒双灯泵浦，最大输出功率为400W。

　　1.3试验方法试验采用搭接结构，薄板在上。试验采用脉冲焊。实验前将材料被焊部打磨清理干净，表面无油污、锈迹等。将两工件夹紧保证表面尽量贴紧，调整好参数，焊接过程通入氩气保护，焊后不热处理。

　　2、试验结果及分析2.1焊缝外观焊缝窄宽度为1～2mm，外观整齐、平滑2.2焊缝性能试验焊缝性能为薄板拉脱试验序号 1 2 3 4 5 6拉脱力（N） 12950 12700 13000 13000 13150 11100原焊接工艺拉脱力性能为7000N～9000N，新产品性能要求为9000N以上，旧工艺不能满足要求，激光焊接工艺与点焊工艺相比增加了受力面积，提高了焊缝质量，使焊缝整体的性能提高，满足产品要求，同时性能也更加稳定。

　　3、激光热传导焊接及工艺参数的选择3.1激光热传导焊接根据实际作用在工件上的功率密度，我们应用的是热传导焊接。热传导焊接时，工件表面温度不超过材料的沸点，工件吸收的光能转变为热能后，通过热传导将工件熔化，无小孔效应发生，焊接过程与非熔化电弧焊相似，熔池形状近似为半球形。

　　3.2工艺参数的选择3.2.1脉冲能量。脉冲能量主要影响金属的熔化量，当能量增大时，焊点的熔深和直径增加，试验中主要通过调整电流值和脉冲宽度来控制脉冲能量。

　　3.2.2脉冲宽度。脉冲宽度主要影响熔深，进而影响接头强度。当脉冲宽度增加时，脉冲能量增加，在一定范围内，焊点熔深和直径也增加，因而接头强度随之也增加。然而，当脉冲宽度超过一定的值以后，一方面热传导所造成的热耗增加，另一方面，强烈的蒸发最终导致了焊点截面积减小，接头强度下降。

　　3.2.3脉冲形状。由于材料的反射率随着工件表面温度的变化而变化，所以脉冲形状对材料的反射率又直接的影响。对于大多数金属来讲，在激光脉冲作用的开始时刻，反射率都较高，因而可以采用前置高能的光脉冲，这样有利于对工件的迅速加热，可改善材料的吸收性能，提高能量的利用率，高能过后平缓的主脉冲可避免材料的强烈蒸发，这种形式的脉冲主要使用于低重复频率焊接。而对于高重复频率的焊缝来讲，由于焊缝是由重叠的焊点组成，光脉冲照射处的温度高，适合采用光强基本不变的平顶波。而对于某些易产生热裂纹和冷裂纹的材料，宜采用分段式的激光脉冲，从而使工件经历预热→熔化→保温的变化过程。

　　3.2.4功率密度。在脉冲激光焊中，要尽量避免焊点金属的过量蒸发与烧穿，因而合理的控制输入到焊点的功率密度是十分重要的。功率密度PDPD=式中E──激光能量d──光斑直径tp──脉冲宽度焊接过程金属的蒸发还与材料的性质有关，即材料的蒸汽压有关，蒸汽压高的金属易蒸发。大多数金属达到沸点的功率密度范围在105～106W/cm2以上。对功率密度的调节可通过改变脉冲能量、光斑直径、脉冲宽度以及激光模式等实现。

　　3.2.5离焦量。一定的离焦量可以使光斑能量的分布相对均匀，同时也可获得合适的功率密度。尽管正负离焦量相等时，相应平面上的功率密度相等，然而，两种情况下所得到焊点形状却不相同。负离焦量时的熔深比较大，这是因为，负离焦时，小孔内的功率密度比工件表面的高，蒸发的更强烈。因此要增大熔深时，可采用负离焦；而焊接薄材料时，则宜采用正离焦。

　　4、结论4.1激光焊接焊缝窄，通过调整光斑焊缝宽度仅为1毫米左右，外观平整、美观，无需修整。在焊接薄板钢件时焊缝性能优良。激光焊能量密度高，焊接速度快，焊缝热影响区小，变形量小，无需热处理，产品性能提高，满足产品要求。

　　4.2激光焊接对环境清洁度要求高，设备价格较高，对被焊材料表面光洁度敏感等是限制激光焊接技术应用的因素。