激光焊 — 焊接方法

的工作原理和所有电弧焊方法完全不同：这里熔化的不是，而是一束聚焦的激光。光束把能量集中在一个不到一毫米的点上——能量密度高到金属瞬间汽化，形成一个“蒸汽通道”（Keyhole）。激光“刺穿”材料，焦点后面的熔池又重新闭合形成焊缝。

结果和焊条电弧焊正好相反：

• 极窄、极深的焊缝： 深宽比可以达到10:1甚至更高。

• 极小的： 热量集中在一点上，工件其余部分保持冷态——几乎没有变形，几乎没有组织变化。

• 最高速度： 薄板在几分之一秒内就焊完。

还有一点：非接触。 激光不需要电极，不需要焊丝接触，不需要焊枪碰到工件。这样就能在难以接近的位置，也能用机器人实现完美自动化。

有哪些激光器？

按产生光的介质来区分：

• CO₂激光器（10,6 µm）： 厚钢板焊接的经典机型。长期是标准配置，如今在焊接领域基本已被取代。

• 光纤激光器（约1,06 µm）： 现代标准。结构紧凑，效率最高，光可以通过光纤传输。非常适合机器人和精细焊缝。

• 碟片激光器（约1,03 µm）： 功率非常高，光束质量极好——适合厚板和高速焊接。

• 半导体激光器： 直接由半导体产生，光束较柔和——更适合钎焊和堆焊。

以前还有Nd:YAG固体激光器（1,06 µm）作为过渡方案；现在主流是光纤激光器和碟片激光器。

为什么用瓦而不是安培？

因为这是两个不同的物理量。的功率是电流乘电压——而电弧电压基本恒定（20–40 V），所以电流（安培）直接控制热量。激光束提供的是光（光子），不是电流——直接可测的相关量是光功率 = 每秒能量 = 瓦。光束里根本没有“电流”。设备虽然从插座取电（也是瓦），但以30–50%的效率转换成激光。所以激光按输出光功率（瓦）来分类——典型0,5–20 kW，取决于板厚。

用什么气体？

激光焊中工艺/有两个任务：保护熔池不被氧化并且控制焊缝上方的等离子云，因为等离子云会削弱光束：

• 氦气： 抑制等离子体效果最好——适合深熔焊，尤其是CO₂激光器。

• 氩气： 光纤激光器和碟片激光器焊钢和不锈钢的标准气体。

• 氮气： 用于不锈钢（稳定组织），但有气孔风险。

• 镀锌板： 需要特殊混合气体，因为锌蒸发会把焊缝撕开。

两种基本方法：

• 热传导焊： 低功率时激光只熔化表面——焊缝宽、浅、光滑，类似钎焊。

• 深熔焊（Keyhole）： 高功率时激光穿透材料——焊缝深而窄，用于结构连接。

应用领域是精密和批量生产：汽车制造（车身件、变速箱）、电池电芯、电子外壳、医疗器械零件，以及所有变形会成为问题的地方。

代价是：设备贵，焊缝准备必须精确（间隙接近零），安全方面要求4类激光器和封闭防护舱。对于车间单件生产来说，激光很少是首选——那里还是MAG焊或TIG说了算。