超高强钢激光+PMIG复合焊接工艺试验研究(2)
1.1 激光焊接技术激光焊是利用高能量密度的激光束作为源进行焊接的一种高效精密的焊接方法。激光焊具有高能量密度、深穿透、高精度、适应性强等优点而受到各发达国家的重视。激光焊对于一些特殊的材料及结构的焊接具有非常重要的作用，这种焊接方法在航天航空、电子、汽车制造、核动力等高新技术领域中得到应用，并日益受到工业发达国家的重视。
1.1.1 激光焊接原理激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于 104-105W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于 105-107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。激光焊接实质上是激光与非透明物质相互作用的过程，这个过程极其杂，微观上是一个量子过程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、气化等现象。1.光的反射及吸收当光束照在清洁的不透明的金属表面时，一般都存在着强烈的反射。金属所含的自由电子密度越大(即电导率越大)，反射本领越强。2.材料的加热一旦激光光子入射到金属晶体，光子即与电子发生非弹性碰撞，光子将其能量传递给电子，使电子由原来的低能级跃迁到高能级。与此同时，金属内部的电子间也在不断地互相碰撞。吸收了光子而处于高能级的电子将在与其它电子的碰撞以及与晶格的互相作用中进行能量的传递，光子的能量最终转化为晶格的热振动能，引起材料温度升高，改变材料表面及内部温度。3.材料的熔化及气化激光焊接时，材料到达熔点所需时间为微秒级；脉冲激光焊时，当材料表面吸收的功率密度为105W/cm2时， 达到沸点的典型时间为几毫秒； 当功率密度大于106W/cm2时，被焊材料会产生急剧的蒸发。4.激光作用终止，熔化金属凝固焊接过程中，工件和光束作相对运动，由于剧烈蒸发产生的强驱动力使小孔前沿形成的熔化金属沿某一角度得到加速，在小孔的近表面形成一个较大的旋涡，此后小孔后方液体金属由于传热的作用，温度迅速降低，液体金属很快凝固成焊缝。1.1.2 激光焊接的优点激光焊接作为一种高能流束，通过透射或者反射聚焦后功率密度可以达到106W/cm2形成小孔深熔焊接，不仅同传统的电弧焊电阻焊比起来有诸多优势，甚至同其它高能流束
焊接相比也有其自身特点。激光焊接的优点可归纳为下面几点：能量密度高、焊接熔深深、焊接变形小、热影响区小、焊缝宽度窄。激光焊接过程一般不需要添加任何填充材料；激光焊接具有“自净化”效应，焊缝纯净；焊接能量可以精确控制，对不同材料、结构具有较高的适应性；光束很容易传输导任何位置，容易实现高自动化焊接；焊接速度高；对薄板焊接每分钟可达 10m/min以上；与同样具有小孔效应的电子束焊相比，不需要真空、不存在 X射线污染。
1.1.3 激光焊接的不足人们在欣赏激光焊接的优点、广泛应用激光焊接技术的同时，不断地对它进行深入的研究，发现它也有一定的缺点[5—8]：
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