一、激光焊機(jī)的熔透狀態(tài)特征

激光焊機(jī)的熔深是指焊接過(guò)程中被激光熔化的工件厚度。一般情況下認(rèn)為小孔深度即為熔深，因此往往將小孔穿透工件等同于熔透。實(shí)際上，由于小孔周?chē)嬖诙ê穸鹊囊?態(tài)金屬層，可能存在小孔未穿透工件但工件已被熔透的情形。通過(guò)對(duì)激光焊接過(guò)程和焊縫背面熔透狀態(tài)的分析，可以確定激光深熔焊存在以下幾種熔透狀態(tài)。

①未熔透。焊接過(guò)程中小孔及其下方的液態(tài)金屬都沒(méi)有穿透母材(工件)，在工件背面看不到金屬被熔化的任何痕跡。

②僅熔池透。焊接過(guò)程中小孔已接近工件的下表面，但尚未穿透工件，而小孔下方的液態(tài)金屬則透過(guò)工件背面。雖然工件背面被熔化，但因表面張力的作用，熔化的液態(tài)金屬無(wú)法在工件背面形成較寬的熔池，因此凝固后焊縫背面呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)連續(xù)或不連續(xù)的堆高。這種狀態(tài)雖也屬熔透范圍，但因背面熔寬太窄，整條焊縫的熔透是不可靠和不穩(wěn)定的，特別是對(duì)接焊時(shí)焊縫對(duì)中稍有偏差就會(huì)出現(xiàn)未熔合。

③適度熔透(小孔穿透)。焊接過(guò)程中小孔剛好穿透工件，此時(shí)小孔內(nèi)部的金屬蒸氣會(huì)向工件下方噴出，其反沖壓力會(huì)使液態(tài)金屬向小孔四周流動(dòng)，導(dǎo)致熔池背面寬度明顯增加，焊接后形成背面熔寬均勻適度且基本無(wú)堆高的焊縫形態(tài)。

④過(guò)熔透。焊接過(guò)程中由于過(guò)高的熱輸人使小孔不僅穿透了工件，而且小孔直徑及其周?chē)囊簯B(tài)金屬層厚度明顯增加，導(dǎo)致熔池過(guò)寬(明顯大于適度熔透狀態(tài)下的背面熔寬)，甚至造成焊縫表面凹陷等。

上述四種熔透狀態(tài)中，適度熔透(小孔穿透)狀態(tài)是理想的熔透狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)小孔穿透工件，可以保證焊縫完全熔透，同時(shí)熔池又不至于過(guò)寬而導(dǎo)致焊縫表面的凹陷。因此適度熔透(小孔穿透)狀態(tài)叮作為熔透檢測(cè)與控制的基準(zhǔn)。

顯微分析表明，僅熔池透狀態(tài)的焊縫斷面呈現(xiàn)較明顯的倒三角形，而適度熔透狀態(tài)的焊縫斷面則呈現(xiàn)倒梯形或雙曲線形。也就是說(shuō)，適度熔透狀態(tài)應(yīng)表現(xiàn)為焊縫正反面均成形平整、無(wú)凹陷和無(wú)明顯堆高，且具有一定背面熔寬。

二、激光焊機(jī)的焊縫形成特點(diǎn)

激光熱導(dǎo)焊的焊縫具有常規(guī)熔焊(如電弧焊、氣體保護(hù)焊等)焊縫的特點(diǎn)。激光焊機(jī)熔池有周期性變化的特點(diǎn)，原因是激光與物質(zhì)作用過(guò)程中的自振蕩效應(yīng)。這種自振蕩的頻率一般為100~ 1000溫度波動(dòng)的振幅為100 500K。

由于自振蕩效應(yīng)，使熔池中的小孔和金屬的流動(dòng)發(fā)生周期性的變化。小孔的形成，使激光可以輻射至小孔深處，加強(qiáng)了熔池對(duì)激光能量的吸收，使原有小孔的深度進(jìn)一步增加，熔化金屬的汽化使小孔得以維持，形成一個(gè)深寬比很大的連續(xù)焊縫。

由于激光深熔焊的熱輸人是電弧焊的1/10~1/3，因此凝固過(guò)程很快。特別是在焊縫的下部，因很窄且散熱條件好，故有很快的冷卻速度，使焊縫內(nèi)部形成細(xì)化的等軸晶，晶粒尺寸約為電弧焊的1/3左右。

采用激光焊接機(jī)，“只要能看見(jiàn)，就能夠焊接”。激光焊接可以在很遠(yuǎn)的工位，通過(guò)窗口，或者在電極或電子束不能伸人的三維零件的內(nèi)部進(jìn)行焊接。與電子束焊接一樣，激光焊接只能從單面實(shí)施，因此可采用單面焊將疊層零件焊接在起。 激光焊的這一 優(yōu)勢(shì)為焊接接頭設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新的途徑。采用激光焊，不僅焊接質(zhì)量得到顯著的提高，生產(chǎn)率也高于傳統(tǒng)的焊接方法。