針對(duì)銅材料的焊接,采用激光作為焊接熱源,由于銅對(duì)激光的反射率很高,需要高的激光功率密度迅速達(dá)到銅的熔點(diǎn),才能進(jìn)行焊接。為了實(shí)現(xiàn)高反材料銅的直接焊接,利用單模準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器優(yōu)異的光束質(zhì)量以及高峰值功率克服銅的高反射問題。對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,當(dāng)工藝參數(shù)峰值功率為800 W、脈沖寬度8 ms、離焦量0 mm時(shí),得到最大的焊接拉力87 N,切片分析表明熔合區(qū)域具有良好的材料熔合性。進(jìn)一步研究了焊接順序?qū)Ξa(chǎn)品變形的影響,極大地減小了焊接后的產(chǎn)品變形。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用激光. 2020,40(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

光纖激光器

要求焊接區(qū)域5 mm×1 mm,焊點(diǎn)無(wú)穿孔,焊接完成后,對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行拉力測(cè)試。由于銅屬于高反材料,激光作用在銅表面,大部分激光能量被反射,采用光束質(zhì)量好的單模準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器對(duì)銅進(jìn)行焊接,利用單個(gè)脈沖激光高的光束質(zhì)量以及峰值功率克服銅的高反射問題,但是單個(gè)焊點(diǎn)的直徑較小(為0.2～0.4 mm),上、下層材料之間的熔合面積也較小,使得焊接強(qiáng)度一般不高,根據(jù)焊接區(qū)域,由13個(gè)焊點(diǎn)組成一個(gè)焊接區(qū)域點(diǎn),形成點(diǎn)團(tuán)簇,如圖2(a)所示,增加上、下材料之間的熔合面積,進(jìn)而增加焊接強(qiáng)度,由6個(gè)區(qū)域點(diǎn)組成5 mm×1 mm的焊接區(qū)域,焊接區(qū)域如圖2(b)所示。2.2 實(shí)驗(yàn)影響因素

為進(jìn)一步分析工藝參數(shù)對(duì)焊接拉力的影響,對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行切片測(cè)試,采用切割機(jī)沿著焊接區(qū)域邊緣切割,經(jīng)過打磨拋光處理,FeCl3溶液腐蝕焊縫截面。實(shí)驗(yàn)編號(hào)1、2的切片圖片類似,如圖3(a)所示,焊點(diǎn)的熔深較淺,這是因?yàn)榉逯倒β蕿?00 W,脈沖寬度4 ms、6 ms,作用在銅材料上的激光能量不夠,導(dǎo)致部分材料未充分熔化,這樣焊點(diǎn)拉力也較小。實(shí)驗(yàn)編號(hào)3、4、5、7的焊點(diǎn)切片圖片類似,如圖3(b)所示,焊點(diǎn)表面的寬度較小,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)編號(hào)3采用的離焦量2 mm,實(shí)驗(yàn)編號(hào)4采用的離焦量1 mm,實(shí)驗(yàn)編號(hào)5采用的離焦量2 mm,實(shí)驗(yàn)編號(hào)7采用的離焦量2 mm,激光與材料作用的面積較大,功率密度較小,激光反射的比例較大,導(dǎo)致焊點(diǎn)的直徑降低,上、下材料的熔合區(qū)域較小,焊接拉力較低。實(shí)驗(yàn)編號(hào)6的焊點(diǎn)切片圖如圖3(c)所示,焊點(diǎn)熔深完全貫穿下層材料,每個(gè)焊點(diǎn)很清晰均勻,表示材料的熔合區(qū)域有良好的材料熔合,有利于提高焊接拉力。實(shí)驗(yàn)編號(hào)8、9焊點(diǎn)內(nèi)部均出現(xiàn)氣孔,如圖3(d)所示,這可能是因?yàn)榉逯倒β?00 W較高,且脈沖寬度較大,單個(gè)激光脈沖的能量太大,導(dǎo)致材料內(nèi)部部分元素氣化,在焊點(diǎn)內(nèi)存留下孔洞,由于熔合的材料較少,焊點(diǎn)拉力急劇降低,因此一般要求焊點(diǎn)內(nèi)部不能有氣孔的產(chǎn)生。2.5 焊接順序?qū)Ξa(chǎn)品變形的影響

【參考文獻(xiàn)】：
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