1． 概述

（1） 激光焊接的意義

2001年以前，中國(guó)的換熱器板基本采用傳統(tǒng)的焊接方式，歐美等國(guó)較早使用了該項(xiàng)新技術(shù)，并且大量向中國(guó)出口由激光焊接后的換熱板及其罐體，導(dǎo)致我國(guó)相關(guān)企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)地位。領(lǐng)創(chuàng)激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)成功研制出高速度，高精度和高可靠性的大型激光板焊加工設(shè)備。

該設(shè)備是利用激光將上層薄形不銹鋼板通過(guò)中心穿透熔化焊方式與下層較厚或相同厚度的不銹鋼板焊接在一起的先進(jìn)加工工藝。被焊的上下板可以具有不同或相同的厚度，一般薄板小于3mm，厚板小于20mm。通過(guò)焊接可以成型蜂窩式夾套、板式換熱器等換熱罐體和裝置。該工藝可以極大減小工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，無(wú)焊條損耗，無(wú)環(huán)境污染。CNC控制有效地提高了制件的精度，焊縫光滑無(wú)雜質(zhì)，強(qiáng)度高，均勻致密，焊后工件變形小，無(wú)需附加的打磨工作。材料利用率可達(dá)100％，加工效率成倍提高。另外通過(guò)專用自動(dòng)編程軟件控制，可方便地更換焊接圖樣，以滿足不同冷媒，耐壓和換熱需要。

（2）這類設(shè)備廣泛應(yīng)用于啤酒，化工制藥，制冰水等行業(yè)。

2．影響激光焊接的主要工藝參數(shù)

（1）激光光功率；一般要大于形成小孔效應(yīng)所需的臨界功率。

（2）能量密度：能量密度一般大于106W／cm2。

（3）焊接速度：焊接速度主要與激光功率有關(guān)，在保證焊透和不焊穿的情況下，焊接速度隨功率增大而增大。

（4）保護(hù)氣體：主要有氬氣，氦氣和氮?dú)?。氬氣使焊縫光滑均勻，氦氣能顯著增強(qiáng)焊透能力。

（5）噴嘴系統(tǒng)：主要與噴嘴直徑和嘴板距以及焦距有關(guān)。噴嘴直徑大，氣壓高，則保護(hù)好，過(guò)大則容易污染聚焦鏡。嘴板距大焊縫保護(hù)不好，過(guò)小則易于導(dǎo)致噴嘴過(guò)熱和污染鏡片。焦距過(guò)長(zhǎng)，鏡片不易污染，但能量密度小，焦距過(guò)小則容易損壞鏡片，但能量密度大，視光源種類和功率不同，一般選用焦長(zhǎng)190至300毫米的聚焦鏡。

（6）分段焊接時(shí)采用透鏡聚焦較好，這是因?yàn)檫B續(xù)焊接時(shí)間短，不至于因透鏡發(fā)熱導(dǎo)致透鏡變形從而造成焦距變化或焦點(diǎn)漂移，使用透鏡聚焦能量密度也相對(duì)高，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)氦氣與氬氣保護(hù)氣體同軸噴出，焊透效果也好，但金屬汽化后的反濺容易污染透鏡。若焊接長(zhǎng)直線時(shí)則采用反射式拋物面聚焦，焦距采用200MM，直接冷卻聚焦鏡，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)焊接，通過(guò)加裝隔離窗口鏡實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣體同軸噴出，能量密度相對(duì)較小，可達(dá)到類似的深熔焊效果。

3．設(shè)備的構(gòu)成

激光焊接設(shè)備由激光器、機(jī)床主體、冷卻系統(tǒng)、外光路導(dǎo)光系統(tǒng)、輔助氣體，自動(dòng)編程軟件，另外還有夾具等組成。其中主機(jī)部分由CNC控制系統(tǒng)，底座，龍門(mén)移動(dòng)梁，Z軸聚焦系統(tǒng)，工作臺(tái)以及伺服驅(qū)動(dòng)的液壓、氣動(dòng)夾鉗等組成。

圖3 焊接軌跡工藝曲線示例

6．激光焊接的步驟和方法

（1） 上料，找正使板邊與運(yùn)行方向一致；

（2） 根據(jù)所焊板料參數(shù)在編程軟件庫(kù)中編輯；

（3） 自動(dòng)生成加工程序并傳給 CNC；

（4） 啟動(dòng)CNC，并運(yùn)行機(jī)床；

（5） 焊接完成下料；

7．結(jié)束語(yǔ)

（1） 該設(shè)備已成功應(yīng)用于化工，啤酒，制藥等行業(yè)，焊接質(zhì)量高，成本底，運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高，加工效率高。

（2） 目前該設(shè)備可進(jìn)行蜂窩夾套板、通道式夾套板和瓦楞板的疊加焊接，隨著市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，還可應(yīng)用于更廣泛的加工領(lǐng)域。

（3） 目前焊接質(zhì)量還很難在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，只能憑經(jīng)驗(yàn)通過(guò)聲音，光，顏色等的變化，待焊接后判斷，或通過(guò)事先設(shè)定參數(shù)做試板取得鼓脹壓力和流量的有關(guān)數(shù)值符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后再批量生產(chǎn)。

審核編輯 黃昊宇