激光焊接技术的特点与原理及其与传统焊接的区别

脉冲激光主要用于1 m m厚度以内薄壁金属材料的点焊和缝焊，其焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，再通过热传导向材料内部扩散，通过控制激光脉冲的波形、宽度、峰值功率和重复频率等参数，使工件之间形成良好的连接。在3 C产品外壳、锂电池、电子元器件、模具补 焊等行业有着大量的应用。脉冲激光焊接最大的优点是工件整体温升很小，热影响范围小，工件变形小。

连续激光焊接大部分都是高功率激光器，功率在500瓦以上，一般1mm以上的板材都应该使用这种激光器。其焊接机理是基于小孔效应的深熔焊，深宽比大，可达到5：1以上，焊接速度快，热变形小。在机械、汽车、船舶等行业有着广泛的应用。还有一部分小功率连续激光器，功率在 几十到几百瓦之间，它们在塑料焊接及激光钎焊这些行业使用得比较多。

1、激光器工作原理

1.1、YAG激光器的工作原理

激光电源首先把脉冲氙灯点着，通过激光电源对氙灯脉冲放电，形成一定频率，一定脉宽的光波，该光波经过聚光腔辐射到Nd 3+：YAG激光晶体上，激发Nd 3+：YAG激光晶体发光，再经过激光谐振腔谐振之后，发出波长为1064nm脉冲激光，该脉冲激光经过扩束、反射、（或经光纤传输）聚焦后打在所要焊接的物体上；在PLC或工业PC机的控制下，移动数控工作台，从而完成焊接。焊接时所需要的脉冲激光的频率、脉宽、波形、工作台速度、移动方向均可用单片机、PLC或工业PC机来控制，通过对激光的频率、脉宽的不同设定可调节控制脉冲激光的能量。

1.2、光纤激光器的工作原理

当泵浦光通过光纤中的稀土离子时，就会被稀土离子所吸收。这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转，反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。光纤激光器产生的激光通过光纤输出，并与配套的工作台配合，完成相应的焊接。光纤激光器分为脉冲光纤激光器和连续光纤激光器。其中，脉冲光纤激光器可通过激光的峰值功率、频率、脉宽的设定来调节激光脉冲单点能量；连续光纤激光器则通过设定平均激光功率来调节输出激光功率。

1.3、半导体激光器的工作原理

通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体激光器产生的激光也可通过光纤输出进行焊接。

2、激光焊接特点

激光焊接是一种新型的焊接方式，激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，其特点有：

具有高的深宽比，焊缝宽度小，热影响区小，变形小，焊接速度快。

焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理工序。

焊缝质量高，无气孔，可减少和优化母材杂质，组织焊后可细化，焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母材金属。

可精确控制，聚焦光点小，可高精度定位，易实现自动化。可实现某些异种材料间的焊接。