激光焊接的基础知识和诀窍
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2026-01-09
激光焊接的破局之力焊接领域新标杆
激光脉冲波形
当高强度激光束照射材料表面时，金属表面会反射60%~98%的激光能量，造成能量损失，其中金、银、铜、铝、钛等材料因反射性强、传热速度快，能量损失更为明显。在单个激光脉冲信号作用过程中，金属的反射率会随时间动态变化：当材料表面温度升至熔点时，反射率会快速下降；待表面进入熔化状态后，反射率便稳定在特定数值。
脉宽是脉冲激光焊接的关键参数，其数值由熔深与热影响区共同决定。通常脉宽越长，热影响区越大，熔深则随脉宽的1/2次方增加；但脉宽增大会导致峰值功率降低，因此增加脉宽的方式多用于热导焊接，形成的焊缝宽而浅，尤其适合薄板与厚板的搭接焊。需要注意的是较低的峰值功率会带来多余热输入，且每种材料都存在一个可使熔深达到最大的“最佳脉冲宽度”
激光焊接通常需设置一定离焦量，原因是激光焦点处光斑中心的功率密度过高，易导致材料蒸发成孔；而在偏离焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀，更符合焊接需求。
主要分为正离焦与负离焦两种。当焦平面位于工件上方时为正离焦，反之则为负离焦。根据几何光学理论，若正负离焦平面与焊接平面的距离相等，两平面上的功率密度应近似相同，但实际焊接中所形成的熔池形状仍存在差异 —— 其中负离焦方式可获得更大熔深，这一现象与熔池的形成过程密切相关。
焊接速度对熔深影响显著：提高速度会使熔深变浅，但若速度过低，又会导致材料过度熔化、工件焊穿。因此，针对特定功率、特定厚度的材料，存在一个适配的焊接速度范围，在该范围内的特定速度值下，可实现最大熔深。
得益于激光焊接的独特效应，其具备以下显著优势：
1.高效低损伤：激光照射时长极短，焊接过程快速高效，既能有效提升生产效率，又能减少被焊材料的氧化程度，且热影响区范围小，因此特别适合对热敏感程度高的晶体管元件焊接。
2.清洁且便捷：焊接过程中无锡渣产生，无需额外去除工件表面的氧化膜，甚至可穿透玻璃完成焊接操作，在微型精密仪表的焊接场景中表现尤为突出。
3.材料适应性广：不仅能实现同种金属材料的焊接，还可完成异种金属材料的焊接，甚至能达成金属与非金属材料的焊接。例如，以陶瓷为基体的集成电路，因陶瓷熔点高且不宜承受压力，采用其他焊接方式难度极大，而激光焊接则能便捷地解决这一问题。
1.热传导焊接：主要应用于精密加工领域，如金属薄片可见边缘加工、医疗技术相关器件制造等。
2.深熔焊与钎焊：二者均以汽车工业为主要应用场景。其中，深熔焊常用于车身、变速器、外壳等汽车关键部件的焊接；钎焊则主要用于汽车车身的焊接作业。
3.激光传导焊接（非金属方向）：可处理非金属材料，适用范围广泛，涵盖消费品制造、汽车工业、电子外壳生产、医疗技术器械加工等多个领域。
4.复合焊接：主要适用于特种钢构造的焊接，例如船舶甲板的焊接等场景。
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