簡介：
雷射焊接是利用一束高度集中的光能（稱為雷射）將材料接合在一起的製程。那麼，激光焊接是如何工作的呢？本文將為您解答。
如何 雷射焊接 工作？
1.雷射光束的產生
此製程首先要產生一束高度集中的相干光，通常來自雷射諧振器。雷射光束可以使用不同的雷射器產生，例如固態雷射器、氣體雷射器或光纖雷射器。
2.聚焦雷射光束
一旦產生，雷射光束會經過一系列的鏡子和鏡片，聚焦成一個小而強烈的光點。這個聚焦點非常重要。它可以增加雷射光束的能量密度，使其可以熔化或蒸發與之互動的材料。
3.材料準備
在焊接之前，需要對要連接的材料進行清潔和正確定位，以做好準備工作。表面準備對於確保適當的接合和焊接品質是非常重要的。
4.焊接製程
聚焦的雷射光束會照射到待焊接材料的接合處。當強烈的光束照射到表面時，會迅速加熱、熔化或蒸發材料。產生的熱量是局部性的，可將周圍材料的熱影響區 (HAZ) 減至最小。
5.材料接合
當材料熔化或汽化時，會在接合介面形成熔池。熔化的材料冷卻凝固，在材料之間形成熔接。雷射光束會沿著接合處移動，以焊接整個長度。
6.控制與監測
雷射焊接製程通常會結合感應器和監控系統，以控制功率、光束焦距和速度參數。這可確保對焊接製程的精確控制，並有助於維持一致的品質。
雷射焊接的重要參數
1.功率密度
功率密度是雷射加工中最關鍵的參數之一。使用較高的功率密度，可在一微秒內將表面層加熱至沸點，造成廣泛的汽化。因此，高功率密度有利於材料去除加工，例如鑽孔、切割和雕刻。對於較低的功率密度，表面溫度需要數毫秒才能達到沸點。在表層汽化之前，底層已達熔點，容易形成良好的熔焊。
2.雷射脈衝波形
當高強度雷射光束照射到材料表面時，60 至 98% 的雷射能量會在金屬表面反射並流失。這些材料包括金、銀、銅、鋁、鈦，以及其他反射強、熱傳導快的材料。在雷射脈衝訊號期間，金屬的反射率會隨時間改變。當材料表面溫度上升到熔點時，反射率會迅速降低。當表面熔化時，反射率會穩定在某個值。
3.雷射脈寬
脈寬是脈衝雷射焊接的重要參數。穿透深度和熱影響區決定了脈衝寬度。脈寬越長，熱影響區越大。穿透深度會隨著脈寬的 1/2 倍而增加。然而，增加脈寬會降低峰值功率。因此，增加脈寬一般用於熱傳導焊接。形成的焊縫尺寸寬而淺，特別適用於薄板與厚板的搭接焊接。
然而，較低的峰值功率會導致熱量輸入過多。每種材料都有最佳的脈衝寬度，以達到最大的穿透力。
4.散焦量
雷射焊接通常需要一定的散焦。這是因為雷射聚焦點中心的功率密度太高，容易蒸發成孔。在遠離雷射焦點的每個平面上，功率密度分佈相對均勻。
5.焊接速度
焊接速度對滲透深度有很大的影響。提高速度會使滲透更淺。然而，速度太低則會造成材料過度熔化，焊穿工件。因此，對於特定的材料、一定的雷射功率和一定的厚度，都有一個合適的焊接速度範圍，在相應的速度值下可以獲得最大的熔透。
6.保護性氣體
在雷射焊接過程中，惰性氣體通常用來保護熔池。氦氣、氬氣、氮氣和其他氣體通常用於大多數應用中的保護。保護氣體的第二個功能是保護聚焦鏡頭免受金屬蒸氣污染和液滴濺射。在高功率雷射焊接時，噴射的威力非常強大，因此必須保護鏡頭。保護氣體的第三個功能是有效驅散高功率雷射焊接所產生的電漿遮罩。金屬蒸氣會吸收雷射光束，並將其電離成電漿。如果等離子過多，等離子會在一定程度上消耗激光束。
7.冷卻與後處理
焊接後，焊接點可能會進行冷卻，使焊縫完全凝固。視應用而定，可能需要額外的後處理步驟，例如研磨或拋光，以達到所需的表面光潔度和焊接完整性。
雷射焊接的優勢
與傳統焊接方法相比，雷射焊接具有多項優勢。這些優點包括：高精度、加工速度快、變形最小以及能夠焊接各種材料。這些特性使其成為汽車、航太、電子和醫療設備製造等多個產業的首選。
雷射焊接可獲得高品質的接合強度及較大的長寬比，且焊接速度相對較快。
由於雷射焊接不需要真空環境，因此鏡頭、光纖可用於遙控和自動化生產。
雷射焊接具有較大的功率密度，對難焊接材料如鈦、石英等具有良好的焊接效果。它可以焊接不同特性的材料。
可以進行微焊接。經聚焦並準確定位後，雷射光束可以獲得非常小的光點。它可以用於大量生產的微型和小型工件的組裝焊接，實現自動化生產。