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表1 脉冲激光器焊接参数 率提供了空间，通过减小焊缝条数和
激光功率 p/kW 焊接速度 υ/mm·s -1 脉宽 d/ms 焊缝长度，能够在较高的焊接效率条
5.5 10 17 件下，实现与脉冲激光点焊相同甚至

更高的焊接拉力。
表2 光纤激光器焊接参数
激光功率 p/W 焊接速度 υ/mm·s -1 光纤长度 l/mm 在实际操作过程中，通过合理优
500 30 10 化焊接参数、焊缝条数、长度以及焊
接位置等，光纤激光器分段连续缝焊
强度和稳定性 工艺完全可以替代原有的脉冲激光点
焊接裂纹会明显降低焊接接头的 焊工艺。根据实际生产中的统计数据，
强度，对产品的实用性和可靠性有巨 该工艺获得了原有脉冲激光点焊工艺
大影响，是最具危害的焊接缺陷之一。 3 倍以上的生产效率，同时，将焊接
铝合金脉冲激光点焊时，裂纹是影响 拉力提高到原有脉冲激光点焊工艺的
焊接强度的一个重要因素，由于裂纹 1.5 倍以上。
的不可避免性以及不规律性，造成铝
合金点焊的强度远远低于材料本身的 焊接变形
a：脉冲激光器铝合金点焊焊点金相
强度，并且各个焊接产品之间的强度 铝合金线膨胀系数大，易产生焊
差异也很大，稳定性较差。而光纤激 接变形。激光焊接铝合金的变形量相
光器连续焊接方式焊接铝合金能够避 对较小，但是在焊接 IT 构件类精密
免焊接裂纹的产生，有效提高焊缝的 程度较高的产品时，即使微小的变形
强度和稳定性。 仍然会产生较大的影响，需要进行预
光纤激光器和脉冲激光器焊接同 防控制。一般采用传统连续激光器进
一铝合金产品的焊接拉力进行对比。 行缝焊的热输入量都要大于脉冲激光
经计算，光纤激光器的平均拉力是脉 点焊，因此变形量也会比脉冲激光点
b：光纤激光器缝焊焊缝金相
冲激光器的 3.9 倍，而拉力数据的标 焊大。而光纤激光器由于具有优异的
图3：脉冲激光器铝合金点焊焊点与光纤激光器缝
准偏差只有脉冲激光器的 1/3。结合图 光束质量，光斑更小，能量更集中，
焊焊缝金相对比
3 的金相分析可知，光纤激光器的焊 能够以更快的速度和更小的热输入量
激光脉冲点焊时，单个脉冲作用时间 缝结合部位的宽度比脉冲点焊小得多， 进行焊接，因此产品变形相对传统连
短，热循环速度快，裂纹倾向很大。 但是拉力能达到脉冲激光器的近 4 倍， 续激光器更小。
而采用光纤激光器连续缝焊铝合金 这是因为 ：（1）光纤激光器焊缝在长 由于光纤激光器具有上述特点，
时，由于熔池存在时间大大延长，改 度方向上仍有延伸，实际的有效结合 同时光纤激光器焊接铝合金 IT 构件
善了焊接应力以及低熔点物质对焊接 面积并不比脉冲焊点小 ；（2）脉冲焊 产品时的强度远高于脉冲激光器，通
裂纹的影响，极大地减少了焊接过程 点的气孔和裂纹等焊接缺陷造成其焊 过合理优化光纤激光器的焊接参数、
中产生裂纹的倾向。同时，熔池存在 接强度远低于母材强度，而光纤激光 焊缝条数、焊缝长度以及分布位置，
时间的延长也有利于熔池中气体的排 器焊缝的强度接近母材。因此，光纤 在满足工件的强度要求的同时，减少
出，减少焊接气孔的形成。 激光器在焊接该类型产品时，相比脉 了焊接过程中注入工件的整体热量，
脉冲激光器铝合金点焊焊点与光 冲激光器能够有效提高强度和稳定性。 以达到进一步减小工件焊接热变形的
纤激光器缝焊焊缝金相对比如图 3 所 目的。经测量，光纤激光器缝焊工件
示，由图 3 可知，光纤激光器连续缝 焊接效率 的整体焊接变形量超出脉冲激光点焊
焊条件下，裂纹和气孔都得到了明显 由于光纤激光器缝焊的拉力大大 3.5%，相对脉冲激光点焊工艺差异不
的改善。 高于脉冲激光点焊，这为提高焊接效 明显，能够满足实际需求。

22 Jan/ Feb 2017 www.laserfocusworld.com.cn Laser Focus World China 激光世界