一、激光焊原理

激光焊采用激光作為焊接熱源，機器人作為運動系統。激光熱源的特殊優勢在于，它有著超乎尋常的加熱能力，能把大量的能量集中在很小的作用點上，所以具有能量密度高、加熱集中、焊接速度快及焊接變形小等特點，可實現薄板的快速連接。

當激光光斑上的功率密度足夠大( >106 W/ cm2 )時，金屬在激光的照射下迅速加熱，其表面溫度在極短的時間內升高至沸點，金屬發生氣化。金屬蒸氣以一定的速度離開金屬熔池的表面，產生一個附加應力反作用于熔化的金屬，使其向下凹陷，在激光斑下產生一個小凹坑。隨著加熱過程的進行，激光可以直接射入坑底，形成一個細長的“小孔”。當金屬蒸氣的反沖壓力與液態金屬的表面張力和重力平衡后，小孔不再繼續深入。光斑密度很大時，所產生的小孔將貫穿于整個板厚，形成深穿透焊縫。小孔隨著光束相對于工件而沿著焊接方向前進。金屬在小孔前方熔化，繞過小孔流向后方，重新凝固形成的焊縫。

二、激光焊接方法的特點

激光焊接方法具有如下特點：

（1）能量密度高、適合于高速焊接。

（2）焊接時間短、材料本身的熱變形及熱影響區小，尤其適合高熔點、高硬度加工。

（3）無電極、工具等的磨損消耗。

（4）對環境無污染。

（5）可通過光纖實現遠距離、普通方法難以達到的部位、多路同時或分時焊接。

（6）很容易改變激光輸出焦距及焊點位置。

（7）很容易搭載到機器人裝置上。

激光復合焊接技術具有顯著的優點。對于激光復合焊接，優點主要體現在： 無燒穿時焊縫背面下垂的現象，適用范圍更廣；對于激光- MIG 焊接，優點主要體現在： 較高的焊接速度、熔焊深度大、產生的焊接熱少、焊縫的強度高、焊縫寬度小及焊縫凸出小，從而使得整個系統的生產過程穩定性好，設備可用性好及焊縫準備工作量和焊接后焊縫處理工作量小，焊接生產工時短、費用低、生產效率高。

三、激光- 電弧復合熱源焊接的主要形式

1. 激光- TIG 復合焊接

激光與TIG 復合焊接的特點是：

（1）利用電弧增強激光作用，可用小功率激光器代替大功率激光器焊接金屬材料。

（2）在焊接薄件時可高速焊接。

（3） 可增加熔深，改善焊縫成形，獲得優質焊接接頭。

（4）可以緩和母材端面接口精度要求。

例如，當CO2 激光功率為0. 8kW，TIG 電弧的電流為90A ，焊接速度2m/ min 時，可相當5kW 的CO2 激光焊機的焊接能力，5kW 的CO2 激光束與300A 的TIG 電弧復合，焊接速度0. 5 ～5m/ min 時，獲得的熔深是單獨使用5kW 的CO2 激光束焊接時的1. 3 ～1. 6 倍。

2. 激光- 等離子弧復合焊接

激光等離子復合焊接采用如圖3 所示的同軸方式。等離子弧由環狀電極產生，激光束從等離子弧的中間穿過，等離子弧主要有兩個功能： 一方面為激光焊接提供額外的能量，提高焊接速度，進而提高整個焊接過程的效率；另一方面等離子弧環繞在激光周圍，可以產生熱處理的效果，延長冷卻時間，也就減少了硬化和殘余應力的敏感性，改善了焊縫的微觀組織性能。

3. 激光- MIG 復合焊接

激光- MIG 復合焊的基本原理如圖4 所示。除了電弧向焊接區輸入能量外，激光也向焊縫金屬輸入熱量。激光復合焊技術并不是兩種焊接方法依次作用，而是兩種焊接方法同時作用于焊接區。激光和電弧在不同程度和形式上影響復合焊接的性能。在激光- MIG 復合焊接時，揮