利用中、小功率激光做微型结构件的填丝激光焊接，是确保焊接接头质量、接头性能、几何形状及尺寸精度的最佳焊接方案。改技术在提高生产效率、降低生产成本、改进结构的气、油密封性能以及保证结构承力等方面较其它焊接更具有优势。

与传统焊接方法相比，激光焊接具有输入能量密度高，工件热影响区小，易于实现自动控制等优点，在工业生产这噢乖有着广泛的应用。谈到激光焊接时，大家往往会想到不用填料的具有数千瓦甚至数十千瓦输出功率的二氧化碳激光焊接，或者是具有数千瓦输出功率的YAG激光焊接。毫无疑问，不加填料的大功率激光焊接给制造业的发展带来了飞跃性的进步，解决了加工精度较高的结构零件的焊接难题。但是，对于一些加工精度稍、要求焊透深度较厚、不允许受高热的结构零件和可焊性较差的材料，不加填料的激光焊接已不能适用，它会产生焊接质量缺陷（如出现气孔、凹陷、结构变形或者不能焊上），造成整个零件或部件报废，这就使激光焊接制造技术的应用受到了很多限制。

一直以来，国内大功率激光焊接机并不十分成熟，需要大功率激光焊接机的单位需花费数十位到近数百万从国外进口。

激光填丝焊接的研究为解决无填丝在激光焊接应用中受到的限制提供了有效的解决途径。然而，通常所说的激光填丝焊接多指大功率或者超大功率的激光填丝焊接，这类焊接主要针对较大或较厚的零部件，且已有大量的研究成果和文献指导。

而针对不允许受高热、易变形等薄壁结构，微型结构的填丝焊恶极研究则很少，这类零部件由于焊缝对接间隙宽度不确定，间隙形状随零件对接处的加工状况和装配质量随机变化，因而无法自动控制被焊工件的运行，也无法控制填丝的填充方向和速度。

与非填丝焊接相比，激光填丝焊接具有以下优点：1、避免了对工件加工、装配要求过于严格的问题；2、可实现用较小功率焊接较厚、较大的零件；3、可以通过改变填丝成分控制焊缝区域组织性能。

实验表明，只有激光输出功率小于40W，且作用时间较短时，填丝及试件基体较为均匀地受热，从而避免产生过高温度使样件变形，也避免了填丝的汽化和蒸发。

激光输出功率的影响

激光输出功率稍微发生改变，焊接热影响区尺寸就会发生较大变化，当功率升高几瓦时，样件会因温度过高而被蒸发，甚至融断；当功率太低时，试件则会因能量密度不足而不能熔融，即使延长作用时间，也只能使试件发红而变形，仍然不能实现熔融焊接。

填丝速度的影响

填丝填充速度不能过快，过快会造成填丝因为来不及熔化而堆积，很容易因为外力导致填丝脱落是焊缝开焊；如果填充速度过慢又不能达到效果，木材会因为长时间被激光作用而熔断。需要掌握合适的速度才能获得满意的焊接效果。

填丝角度的影响

填丝角度是试件与填充焊丝之间的夹角，这是影响焊接效果的关键因素之一。如果角度太大，激光不能有效地到达焊接位置，母材与填丝之间不能均匀地受热熔融，就会影响焊缝成型。实验法相较小的填丝角度更有利于焊接。

焊接速度的影响

对于手动激光焊接来说，光斑的重叠量也是影响焊接的重要因素之一。由于样件移动式手动的，移动量太大会使光斑重叠量太小，不能充分融化填丝及母材，导致焊缝焊接不牢；如果移动量太小，光斑重叠量则会太大，填丝激光母材因承受较高能量密度而受高热，导致焊接位置的材料被蒸发甚至熔断。因此合适的焊接速度才能获得满意的焊接质量。

保护气体的影响

保护气体的流速和方向对焊缝表面质量起着致关重要的作用，他可以保护熔池不被氧化，带走熔池表面的汽雾以保护聚焦透镜不被蒸发的汽雾污染。气体流量过大或过小均不能得到满意的焊缝。流量过大时，熔池搅拌激烈，易产生气孔等缺陷，并带走大量热量，影响焊接熔融；流量过小则不能起到对工件的保护作用。

焊点中心位置的影响

由于所用激光输出功率较小，因此激光光斑中心位置的设定也是非常重要的。开始的激光光斑必须对准焊丝，先将其熔化摊开后，在考虑与母材的连接。

被焊零件表面洁净情况的影响

被焊工件的表面是否清洁，对焊缝质量起到决定性的作用。清洁不彻底时，焊缝会出现气孔、裂纹等缺陷，会使焊缝强度大大降低。

坡口间隙的影响

实际焊接过程中，由于坡口间隙不确定、坡口形状具有很大的随机性，因此，在焊接实验时，需要随时调整焊接速度、送丝毒素等参数，否则焊缝酒水出现问题。

应用领域

在航空领域由于机载设备上的个零部件结构尺寸通常都较小，对各元器件的性能及精度有很高的要求。比如其中的各种型号压力续电器及锂电池外壳的密封焊接，这是此类器件加工的最后一道工序，如果采用普通的激光密封焊接，对壳体零件的加工、配合精度要求很高。如果用大功率激光填料焊接，焊接时产生的高热必然影响内部元件的性能。而中小功率激光填料焊机诶降低了对于壳体零件加工精度的要求，同时也避免了产生高热的问题。对于各型热磁传感器探针的对接焊接，新型战斗机弹射座椅上的火箭包外壳、特种螺栓、真空膜盒等的焊接，如果使用大功率激光焊接必然使部件因受高热而变形。在如各种微电机齿轮轴、油箱、各种陀螺轴承组合件的焊接，叶轮、叶盘、叶环的焊接，转子的焊接，钛合金承力机匣的焊接，燃烧室衬套的焊接等，中小功率激光填料焊接技术具有得天独厚的优势。

中小功率的激光填料焊接技术也用用于其它军品。如长征系列火箭、东方系列火箭中的各种高压气瓶的焊接，以及各种液体燃料箱体的焊接等等。总之，用中小功率激光填丝焊接技术可以确保型号的设计质量。

在无填料激光焊接中，焊缝的成分取决于母材的成分，很难按照实际需要进行调整。若采用填充焊料激光焊接，应用于激光焊接之一先进制造技术的加工优点，可以通过调整填充焊料的成分来改善焊缝的组织性能、防止缺陷的产生，满足设计及工艺要求。

另外，激光深熔焊是，一般使用大功率激光器，对设备的要求较高。当被焊工件较小时，因热输入搞，热影响区域大、变形严重的还会影响产品的性能参数，是产品结构严重变形，甚至整个结构零件报废。

利用中小公路激光做微型结构件的填丝激光焊接，是确保焊接接头质量、接头性能、几何形状激光尺寸精度的最佳焊接方案。该技术在提高生产效率、降低生产成本、改进结构的气油密封性能以及保证结构承力等方面较其它焊接更具有优势。

利用较小YAG脉冲激光进行填丝焊接，能够形成较好的焊接接头。

在热导焊模式下，手动控制焊接可以获得较为均匀的焊接接头。这对于加工尺寸一致性较差的微型结构件的填丝焊接是一个更可行、更具操控性的方法。

利用较小功率的激光器，采用激光填丝焊接技术，配额和激光深熔焊接工艺可实现厚板的焊接，焊缝逐层形成每次无须达到很大的融深。这对于激光焊接技术的推广具有较大的现实意义。

西方国家曾经想抛弃中小激光焊接技术，但随着研究的发展，他们发现中小功率激光焊接技术是无法放弃的，在再次对其进行研究。借鉴西方国家的经验，在发展大功率激光的同时，我们也应该加强对中小激光焊接领域的不断研究。

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2015-0911