随着焊接质量、可靠性和性能的提高，光纤激光焊接继续成为首选工艺。许多光纤激光焊接应用是自焊的，其中焊缝完全通过熔化部分母材形成，不使用额外的焊丝或粉末。
这种光纤激光焊接应用确保了精确的接头装配。这个由高温合金制成的圆顶组件的焊接工艺是在带有 BeamDirector 的 LASERDYNE 795 上使用焊丝填充材料进行的。送丝装置（左）有五个保护端口（右），可在冷却过程中提供适当的保护气体扩散。激光束焊接应用几乎总是适用于各种材料。然而，某些具有挑战性的材料和困难的应用需要在焊接过程中使用填充材料。这样做，大我焊接工艺的改进是可能的。
应用改进包括：
- 要焊接的零件具有更好的接头装配公差（气隙、错配等）。
- 消除焊接过程中的凝固裂纹。对于某些铝合金，线材用于替代低熔点合金并降低冷却过程中的凝固点。示例：6xxx 系列铝合金，高硅焊丝，即 4043 或 4047 焊丝用于减少裂纹并提高这些合金的机械性能。
- 改变焊缝金属的化学成分或微观结构以获得
- 改善焊接轮廓，即消除焊道顶部和底部的底切。过多的咬边会成为应力集中器，在焊接过程中会降低焊缝的机械性能。
在粉末和焊丝填充材料之间进行选择
带填充物的激光焊接材料罐头e 用粉末或金属丝完成（见图 1）。然而，大多数工业激光焊接应用都使用焊丝。本文重点介绍光纤激光焊丝。应该注意的是，首选电线的原因之一是其成本较低。通常，对于大多数材料而言，粉末原料比线材原料更昂贵。例如，直径为 0.9 毫米的 Inconel 625 线的典型成本为 26 美元/磅，而相同材料的粉末为 48 美元/磅。因此，粉末主要用于增材制造应用，而不是用于焊接。
决定填充焊丝焊接质量的参数
作为多参数工艺，激光填充焊丝焊接受决定质量、工艺速度和成本的几个条件的影响。
焊接/填充焊丝速度：给定气隙和板厚的焊丝进给速度s 是一个重要的参数，它取决于焊接速度、接合面之间间隙的横截面积和填充焊丝的横截面积。其关系式为：
送丝速度（m/min）=焊接速度（m/min）*间隙截面积（mm2）/焊丝截面积（mm2）
对于给定的激光功率，填充焊丝的使用通常会导致焊接速度降低 10% 到 20%，以补偿必须用于熔化焊丝的激光能量。请注意，较低的速度权衡被使用填充焊丝的增加的好处所抵消。但使用正确的填充焊丝速率很重要。如果填充焊丝速率太低，激光束产生的热量会影响焊丝和被焊接的材料，因为能够熔化焊丝端部的较大部分。这可能会导致在此过程中形成的液态金属桥断裂，并在金属丝末端形成液滴和 mome对过程稳定性的干扰。
过高的焊丝填充率会导致供应到焊接区域的能量不足以稳定和永久地熔化焊丝。金属丝末端和液态金属桥中的液态金属体积增加，从而充满气隙。此外，未熔化的焊丝进入熔池的后部区域，将液态金属推出，液态金属通过凝固形成焊缝表面特有的隆起和焊缝根部的孔隙。正确的焊接速度将确保正确的熔深、焊缝宽度和顶部焊缝高度。
激光束-填充焊丝相互作用：焊丝的暴露长度太短会阻止焊丝在初始区域熔化珠和激光束直接影响要熔化的材料。反过来，暴露的电线长度过长会导致延长的电线末端被压在板表面上。在初始阶段，激光束通过熔化导线，di将其分成两部分。结果，该过程开始的位置被焊接到表面且难以移除的线端覆盖。在极端情况下，焊接的焊丝末端可能会与气体保护喷嘴发生碰撞，从而干扰甚至消除气体保护。带有 BeamDirector 的 LASERDYNE 795 的控制功能可确保正确的激光束、焊丝相互作用。
配备 BeamDirector 的 LASERDYNE 795 是专为光纤激光焊接焊丝而设计的。 System S94P 控制器确保碰撞保护，同时提供最佳气体保护和激光参数控制。
送丝输送角度：可以使用与垂直方向成 30 到 60 度的角度，45 度往往是常态因为它简化了用激光设置所需的导线交叉位置光束中心线。大于 60 度的角度使后者变得困难，小于 30 度的角度会导致焊丝与激光束的大面积相交，导致焊丝熔化和汽化，而不会将其纳入熔池。
专注光斑尺寸：光斑尺寸应接近填充焊丝直径。如果激光光斑尺寸与焊丝直径相比太小，则可能会导致焊缝出现气孔，因为焊丝未完全熔化。
使用带有 BeamDirector 系统的 LASERDYNE 795 获得积极结果
Prima Power Laserdyne 使用其带 BeamDirector 系统的 LASERDYNE 795 对填充焊丝激光焊接进行了详细研究。焊接参数和填充焊丝参数均经过开发和优化，以产生质量良好的焊缝，无裂纹或气孔，且焊缝几何形状正确。图 2 突出显示了用填充焊丝制成的焊缝，以消除裂纹和孔隙率 (2a & 2b) 并改善焊缝几何形状 (2c & 2d).
(2a左上) 4mm厚6065铝合金(Al-Mg-Si-Cu)用直径0.8mm的6065丝焊接而成；双通三通接头。这种合金非常适合航空航天工业中的许多应用，但如果没有填充材料，则容易出现凝固裂纹。
（2b 右上）2 毫米厚的 6061 铝合金 (Al-Mg-Si) 焊接1.0mm直径4047线；对接接头，间隙为 0.2mm。这种合金主要用于汽车应用。这种合金在没有填充焊丝的情况下也容易出现凝固裂纹。
（左下2c）3.2厚的Inconel 625镍基高温合金与1.2mm直径的625焊丝焊接；对接。这种高温合金主要用于航空航天应用。这种合金不易开裂，但对于此应用，线材用于补偿装配不当、不匹配和改进焊缝几何形状。
（右下2d）1mm厚的Inconel 718镍基高温合金与1.2mm直径的Inconel 625丝焊接；对接。 Inconel 718 被广泛用于高温应用。填充焊丝用于满足焊缝几何形状，即顶部焊珠和底部焊珠接缝宽度和腰部（焊缝中心）。
结论
如上所述，广泛的测试表明，使用填充焊丝的光纤激光焊接已被证明可以有效地产生高质量、坚固的焊缝改进装配，减少焊接裂纹和更好的焊接轮廓。广泛的应用包括航空航天、汽车和许多工业制造应用。通过使用 LASERDYNE 的 795 和 BeamDirector 光纤激光焊接系统增强对光纤激光焊接工艺参数的控制，可以控制激光焊接冶金和尺寸。
F或有关 Prima Power Laserdyne 的 LASERDYNE 产品和服务的更多信息，请致电 763-433-3700，发送电子邮件至：LDS.SALES@primapower.com，或访问 。 Prima Power Laserdyne 总部位于 8600 109th Avenue North, #400, Champlin, Minnesota 55316。
