1.激光-TIG复合焊接

激光和TIG复合焊接的特点是。

使用电弧增强激光作用，可以使用低功率激光器代替高功率激光器来焊接金属材料。

焊接薄零件时可以进行高速焊接。

可以增加熔深，改善焊缝成型，获得高质量的焊接接头。

可以缓和母材端面界面的精度要求。

例如，当CO2激光功率为0.8kW，TIG电弧电流为90A，焊接速度为2m/min时，相当于一台5kWCO2激光焊机的焊接能力。

使用5kWCO2激光束在0.5到5m/min的焊接速度下获得的熔体深度是单独使用5kWCO2激光束的1.到1.6倍。

2.激光-等离子弧复合焊接

激光等离子复合焊接采用同轴方式进行，如图所示。

等离子弧由环形电极产生，激光束穿过等离子弧的中间。

等离子弧有两个主要功能。

一方面为激光焊接提供额外的能量，提高焊接速度，从而提高整个焊接过程的效率。

另一方面，等离子弧围绕激光，可以产生热处理效果，延长冷却时间，也降低了对硬化和残余应力的敏感性，改善了焊缝的微观组织性能。

.激光-MIG复合焊接

激光-MIG复合焊接的基本原理如图4所示。

除了从电弧输入到焊接区的能量外，激光还向焊接金属输入热量。

激光复合焊接技术不是在两种焊接方法之间依次作用，而是两种方法同时作用于焊接区。

激光和电弧对复合焊缝的性能有不同程度和不同形式的影响。

在激光-MIG复合焊接中，挥发不仅发生在工件表面，还发生在焊丝上，使更多的金属挥发，从而更容易从激光中传递能量。

MIG焊接的特点是电源成本低、焊缝桥接好、电弧稳定性好、易于通过填充金属改善焊缝结构。

另一方面，激光束焊接的特点是熔深大、焊接速度快、热输入低、焊缝窄，但焊接较厚的材料需要更强大的焊接激光。

同时，激光复合焊接的熔池比MIG焊接的熔池小，使工件变形更小，大大减少了焊后矫正焊接变形的工作。

使用激光-MIG复合焊接，会产生两个独立的熔池，来自后面电弧的热量输入充当同时的焊后回火处理，从而降低焊缝的硬度（尤其是在焊接钢中）。

由于激光复合焊接的焊接速度非常高，可以降低生产时间和生产成本。

4.双激光束焊接技术

在激光焊接过程中，较高的激光功率密度使被焊接的母材迅速加热熔化汽化，产生高温金属蒸气。

在高功率密度激光的持续作用下，容易产生等离子云，不仅降低了工件对激光的吸收，而且使焊接过程不稳定。

如果在形成大的深熔孔后，降低激光功率密度继续照射，而已形成较大的深熔孔对激光的吸收，结果激光对金属蒸气的作用降低，等离子体云可以减少或消失。

因此，使用具有高峰值功率的脉冲激光器和连续的激光束，或脉冲宽度、重复频率和峰值功率相差较大的两个脉冲激光器来复合工件进行焊接

在焊接过程中，两束激光一起照射工件，周期性地形成一个大的深熔孔，然后适时停止激光束的照射，可以使等离子云变小或消失，提高吸收并利用激光能量，增加焊接深度，提高焊接能力。

激光焊接常用设备

激光焊接头

这是对激光进行的一系列光学处理，以获得适合激光应用的特征光束。

根据焊接应用，有熔焊头、钎焊头和激光焊头。

机器人技术

机器人更常见，具有足够的精度和重量来应用。

目前，世界上ABB、FANUC、MOTOMAN、KUKA等都有激光应用。

激光焊接的重要参数

功率密度。

功率密度是激光加工中最关键的参数之一。

凭借高功率密度，可在微秒时间内将表层加热至沸点，产生大量汽化。

因此，高功率密度对于冲压、切割和雕刻等材料去除工艺非常有利。

对于较低的功率密度，表层温度需要几毫秒才能达到沸点，而底层在表层蒸发之前就已达到熔点，易于形成良好的熔焊。

激光脉冲波形。

当高强度激光束射到材料表面时，金属表面会有60-98%的激光能量反射损失，特别是金、银、铜、铝、钛等材料反射强、快传播热量。

在激光脉冲信号的过程中，金属的反射率随时间变化。

当材料表面温度上升到熔点时，反射率迅速下降，当表面处于熔化状态时，反射率稳定在一定值。

激光脉冲宽度。

脉冲宽度是脉冲激光焊接的重要参数。脉宽由熔深和热影响区决定，脉宽越长热影响区越大，熔深随脉宽的1/2次方增加。

但增加脉冲宽度会降低峰值功率，因此增加脉冲宽度一般用于热传导焊接方法，形成宽而浅的焊缝尺寸，特别适用于薄板和厚板的搭接焊。

然而，较低的峰值功率会导致过多的热量输入，并且每种材料都有一个最佳脉冲宽度，可以最大限度地增加熔体深度。

离焦音量。

激光焊接通常需要一定程度的散焦，因为激光焦点处光斑中心的功率密度太高，容易蒸发成孔。

功率密度相对均匀地分布在远离激光焦点的所有平面上。

有两种类型的散焦。

正散焦

负离焦

对于正散焦，焦平面位于工件上方，对于负散焦，反之亦然。

根据几何光学理论，当正负出焦平面与焊接平面距离相等时，对应平面的功率密度大致相同，但在实践中得到的熔池形状存在一定差异。

负离焦，可以获得更大的熔体深度，这与熔池的形成过程有关。

焊接速度。

焊接速度对熔深影响很大，提高速度会使熔深变浅，但速度过低又会导致材料过度熔化，工件焊透。

因此，对于一定的激光功率和特定材料的一定厚度，存在一个合适的焊接速度范围，在其中对应的速度值下可以获得最大熔深。

保护气体。

激光焊接工艺通常使用惰性气体来保护熔池，对于大多数应用，氦气、氩气和氮气通常用于保护。

保护气体的第二个作用是保护聚焦透镜免受金属蒸汽污染和液滴溅射。

在高功率激光焊接中，喷出的材料非常强大，此时对镜片的保护更为必要。

保护气体的第三个作用是有效分散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。

金属蒸气吸收激光束并电离成相等的等离子体，如果存在过多的等离子体，激光束将在一定程度上被等离子体消耗。