1.激光釬焊質(zhì)量的影響因素
要實(shí)現(xiàn)“用激光來(lái)進(jìn)行焊接”的加工過(guò)程，需要有許許多多的參數(shù)一起發(fā)揮作用。與其它加工方法相比，激光釬焊中的每個(gè)有影響參數(shù)的公差范圍都非常小。要求如此苛刻，不僅是由激光釬焊本身的加工要求，如需要熱影響區(qū)小和釬焊速度快等決定的，還因?yàn)樗M(jìn)行的是一種復(fù)雜的三維焊縫加工以及有著較高的表面質(zhì)量要求。
其中有激光設(shè)備特有的參數(shù)：激光功率、聚焦位置、焦點(diǎn)大小、加工速度；釬焊絲特有的參數(shù)：釬焊絲進(jìn)給速度、釬焊絲預(yù)熱電流、沖角大小、焊絲預(yù)應(yīng)力；幾何參數(shù)：焊接板材間隙、要求的焊縫截面、表面質(zhì)量；其它影響：焊接板材材料，保護(hù)氣，機(jī)器人的引導(dǎo)精度。
聚焦在工件上的激光能量只有很小的一部分被焊接板材材料所吸收，大部分被反射掉了。激光波長(zhǎng)與不同板材材料的吸收率之間的關(guān)系。固體激光器產(chǎn)生的激光波的吸收率對(duì)于鋼鐵材料大約為35%，對(duì)于銅材料為4%。這就解釋了為什么必須對(duì)鋼鐵材料要用電流進(jìn)行預(yù)熱。隨著溫度的升高，吸收率也隨之上升。
2. 沖角
在焊絲與部件的過(guò)渡處形成了一個(gè)由電流回路通過(guò)的電阻，加熱焊絲的熱量就是由這個(gè)電阻產(chǎn)生的。在焊絲被激光燒熔前必須要與部件相接觸，所以焊絲在運(yùn)動(dòng)到激光焦點(diǎn)前就已經(jīng)碰上加工件了。在這個(gè)位置上激光的能量還不足以把焊絲熔化掉，然后焊絲被順著釬焊縫輸送到焦點(diǎn)處，在那里被熔化掉。由此可以保證焊絲與焦點(diǎn)中心一直保持接觸。為了讓焊絲被壓彎，必須要讓所有的焊縫位置保持一個(gè)大的沖角，大于40°的沖角已被證實(shí)是可靠的。
3. 釬焊絲預(yù)熱電流
如果在激光釬焊加工過(guò)程中出現(xiàn)飛濺物的現(xiàn)象，那就說(shuō)明加熱電流已經(jīng)到了最高上限，焊絲熔化得太早。如果焊縫的質(zhì)量比較差，那就說(shuō)明加熱電流在下限范圍里，也就是說(shuō)焊縫表面越來(lái)越粗糙。原則上應(yīng)該在加工過(guò)程中盡可能使用大電流。
4. 聚焦焦點(diǎn)
激光能量必須通過(guò)聚焦集中到加工點(diǎn)上，由此一部分激光能量被釬焊絲吸收了，一部分被加工件吸收了。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，焦點(diǎn)中大約50%的能量被用于加熱周邊區(qū)域。此外，還要考慮最大的加工間隙尺寸，當(dāng)焦點(diǎn)的直徑太小時(shí)，焊縫呈微紅色，表面十分不均勻，有強(qiáng)烈的飛濺傾向，并且在加工件背面看不到焊縫的起頭痕跡。太多的激光能量被集中在了焊絲上，因此使焊料變得過(guò)熱。而同時(shí)加工件的側(cè)邊卻沒(méi)有得到足夠的加熱，這樣焊料就不容易流到加工件的縫隙中去。
5. 焊接速度
除以上因素以外，激光釬焊加工過(guò)程還受到焊接鏡組的移動(dòng)速度以及焊絲進(jìn)給速度的影響。所以必須的焊料量由所要求的焊縫面積與待加工件的焊縫長(zhǎng)度來(lái)決定，焊料單位時(shí)間的供給量由焊絲的進(jìn)給速度與焊絲的截面積來(lái)確定。這些參數(shù)值必須與焊接鏡組的移動(dòng)速度協(xié)調(diào)一致，這樣才能保證必要的焊料量。在實(shí)際使用中，例如POLO車(chē)頂釬焊，相對(duì)焊接鏡組的移動(dòng)速度來(lái)說(shuō)，焊絲進(jìn)給速度取得高一點(diǎn)更符合我們的要求。因?yàn)檫@樣就會(huì)產(chǎn)生少量的焊料過(guò)剩，減小了由于焊絲速度不均勻而造成毛孔的危險(xiǎn)，而且也保證了必須要達(dá)到的焊縫截面積。
由于激光釬焊的激光能量是受限制的，所以焊接鏡組的移動(dòng)速度也同樣受限制。在速度較高的情況下，相對(duì)理論軌跡的機(jī)器人運(yùn)行偏差也會(huì)因此而變大；運(yùn)行的速度越快，加工過(guò)程對(duì)外界干擾的敏感度也就越大。
6. 其他
由于與焊絲的直徑和接縫的寬度相比，釬焊焦點(diǎn)相對(duì)較小，所以設(shè)備中每一個(gè)元件的精度都關(guān)系重大。具體來(lái)說(shuō)，其中包括夾緊機(jī)構(gòu)的重復(fù)精度、機(jī)器人的引導(dǎo)精度、機(jī)器人上部件安裝點(diǎn)的精度以及各部件的公差大小，這些都應(yīng)該在考慮的范疇之內(nèi)。
激光釬焊缺陷類(lèi)型及形成原因
由于激光釬焊加工過(guò)程的復(fù)雜性以及眾多的影響因素，當(dāng)出現(xiàn)加工質(zhì)量下降現(xiàn)象時(shí)，大多數(shù)情況下無(wú)法用一個(gè)原因來(lái)解釋?zhuān)庸ぼ壽E的開(kāi)始和結(jié)尾段通常被認(rèn)為是最為關(guān)鍵的部分。為了在使用激光釬焊時(shí)滿(mǎn)足質(zhì)量方面的要求，必須對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行調(diào)整的每個(gè)環(huán)節(jié)都十分仔細(xì)地進(jìn)行操作。
1. 按焊接缺陷區(qū)域大小分類(lèi)
在實(shí)際生產(chǎn)中，缺陷影響區(qū)域大小可以分成不同種類(lèi)：
（1）持續(xù)性缺陷：它存在于整個(gè)激光釬焊加工過(guò)程中。對(duì)此，并不是說(shuō)整段的焊縫都有缺陷，而是缺陷以不為人知的規(guī)律重復(fù)出現(xiàn)在焊縫中。
（2）局部缺陷：局部缺陷重復(fù)出現(xiàn)在同一個(gè)焊縫位置，它的影響范圍有限。
（3）易發(fā)生問(wèn)題的區(qū)域：焊縫的某些區(qū)域，如焊縫開(kāi)頭和焊縫結(jié)尾同樣還有板材上的斜面區(qū)域，都是特別容易出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域。
2. 按缺陷表面特征分類(lèi)
（1）微小氣孔：當(dāng)氣孔的直徑小于0.2mm時(shí)，就是微小氣孔。
（2）氣孔：正常氣孔（比微小氣孔大）的直徑最大不超過(guò)1.0mm。
（3）空洞/焊縫中斷：如果氣孔的直徑大于1.0mm，就被稱(chēng)為空洞。
（4）熔焊型焊縫：在焊縫中沒(méi)有焊料，焊縫的樣子就像是激光熔焊焊縫。
（5）低劣的焊料連接：釬焊絲未在加工件的側(cè)面連接起來(lái)。在焊縫連接的位置處，焊縫看起來(lái)“散成
一縷縷地”。
（6）焊料的單面連接：焊料只與一個(gè)側(cè)面連接了起來(lái)。
（7）香腸現(xiàn)象：加工件沒(méi)有連接起來(lái)，在焊縫處焊料筆直地伸展堆積。
（8）焊縫不規(guī)則：焊縫塌陷或凸起。
（9）鱗狀堆積：焊縫表面不光滑，顯得很粗糙。
（10）焊縫開(kāi)頭/焊縫結(jié)尾：在加工件的邊緣會(huì)出現(xiàn)焊縫填充不足或過(guò)剩的現(xiàn)象，或者是在軌跡上發(fā)現(xiàn)
有未熔化的焊絲殘余。
3. 質(zhì)量缺陷造成的原因
（1）錯(cuò)誤的工作距離：TCP（工具坐標(biāo)點(diǎn)）錯(cuò)了或是程序編制有錯(cuò)誤。
（2）焦點(diǎn)側(cè)面的位置錯(cuò)了：或者是TCP垂直于光束軸方向的位置錯(cuò)了，或者是程序編制有錯(cuò)誤。
（3）釬焊絲校準(zhǔn)：焊絲沒(méi)有穿過(guò)焦點(diǎn)中心。
（4）釬焊絲溫度：焊絲預(yù)熱溫度錯(cuò)誤。
（5）釬焊絲的材料：釬焊絲材料的合金成分改變了。
（6）激光功率：弄臟了的保護(hù)玻璃或激光器中老化的弧光燈都會(huì)降低激光的功率。
（7）漏氣：保護(hù)氣體流量減少或管路內(nèi)漏氣。
（8）間隙尺寸：部件之間的間隙尺寸在變化。
（9）釬焊絲進(jìn)給速度：焊絲進(jìn)給的速度不恒定或者是與焊接鏡組的移動(dòng)速度不相符。
（10）機(jī)器人的速度：由程序所給定的進(jìn)給速度是錯(cuò)誤的或者是機(jī)器人速度出現(xiàn)波動(dòng)。
（11）時(shí)間的控制：可能是計(jì)算時(shí)間的問(wèn)題，激光器和焊絲進(jìn)給機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)點(diǎn)可能與加工過(guò)程不相
符。
激光釬焊技術(shù)已在上海大眾汽車(chē)有限公司使用了8個(gè)年頭，我們希望通過(guò)本文對(duì)激光釬焊的質(zhì)量缺陷情況進(jìn)行一個(gè)匯總，為今后不斷提高質(zhì)量，改善工藝水平打好扎實(shí)的基礎(chǔ)，也希望對(duì)其他正在使用或?qū)⒁褂眉す忖F焊技術(shù)的同行提供一個(gè)參考的依據(jù)。
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