一、研究目的

     針對4000w半導體激光器，研究其進行激光熔焊時的焊接能力，并對可焊厚度各板材進行拼焊試驗，分析其焊接質量。

     二、設備、材料及方法

     設備：長光華芯4000w半導體激光器，400μm光纖，200mm聚焦鏡，聚焦光斑直徑0.8mm；

     材料：Q235、SUS304 1-6mm板材，1mm6061鋁合金；

     方法：先采用6mm平板堆焊方式進行試驗，初步確定焊接能力，然后對能力范圍內各厚度板材進行拼焊，測試其最高焊接速度，并輸出焊接工藝參數表。

     三、研究結果

     3.1 平板堆焊試驗結果

表1 平板堆焊試驗結果

表1中測量結果按圖1所示方式測量，熔寬去掉焊縫釘子頭后測量。

圖1 熔深熔寬測量示意圖

對表1試驗結果進行分析，如圖2所示：

圖2 熔深隨焊接速度的變化（平板堆焊）

     從圖2可以看出，4000w半導體激光器焊接Q235與SUS304兩類材料時，1mm板焊接速度達6m以上，最大熔深達6mm，且同厚度下，不銹鋼焊接速度略高于碳鋼材料，材料厚度越小，差異越小，主要原因為導熱系數的差異。

     3.2 拼焊試驗結果

     根據平板堆焊試驗結果，選取適當參數對各厚度板材進行拼焊試驗，測試最高焊接速度，實驗結果如表2及圖2所示：

表2 拼焊試驗結果

圖3 熔深隨焊接速度的變化（拼焊）

     拼焊時，兩種材料的焊接速度與平板堆焊時有一定差異，因為拼焊時拼縫間隙的存在使焊接速度有所提升。以上拼焊參數均在拼縫間隙小于0.1的的條件下完成。

     各焊縫截面形貌如圖4、5所示：

圖4 各厚度304不銹鋼焊縫截面形貌

圖5 各厚度Q235焊縫截面形貌

     從圖4與圖5可以看出，該激光器焊接時，焊縫表面平整，焊縫熔深方向釘子頭趨向不明顯，焊縫深寬比較小。分析原因為焊接光斑較大，且能量分布均勻所致。

     四、結論

     1、4000w長光華芯半導體激光器最大焊接能力為6mm碳鋼和不銹鋼，鋁合金焊接能力較弱，適合0.5mm左右薄片熱傳導焊接。

     2、該激光器焊接時因聚焦光斑較大，達0.8mm，焊接時飛濺小，成型較好，且熔寬較大，但速度會有所犧牲。該類焊縫應更適合夾套焊接等應用。