雷射焊接比傳統(tǒng)電弧焊接可以得到較小、較深的焊道。除了這個(gè)優(yōu)點(diǎn)外，雷射焊接是利用激光束，噴濺情形小、熱影響區(qū)小，不會(huì)破壞材料的機(jī)械性質(zhì)、材料吸熱少，變形量小、定位精確，自動(dòng)化容易等等。

近年來(lái)，雷射焊接越來(lái)越多被應(yīng)用在金屬板片的結(jié)合，大多數(shù)是用在板片的對(duì)接與拼接方面。相對(duì)于對(duì)接與拼接，迭焊再使用雷射焊接時(shí)要考慮的條件就比較不同了。在對(duì)接與拼接時(shí)，焊接深度可能僅在于板片的單一厚度考慮，而在迭焊時(shí)，焊接的厚度是兩片板片的厚度相加起來(lái)，所以焊接的深度是要考慮總和深度，而非單一片材厚度。而雷射迭焊加工另一個(gè)重要課題則是：材料夾持，其包括上、下材料的間隙、對(duì)位、平整度(熱變形量)、背吹等主要問(wèn)題。

目前的平板式產(chǎn)品當(dāng)中，由于焊道寬度需2mm以下，而且并非直線(xiàn)，傳統(tǒng)焊接無(wú)法提供優(yōu)良的細(xì)窄焊道，另外在焊接工法上也較難以達(dá)到轉(zhuǎn)彎加工路徑。在材料上。而為了提高抗腐蝕性能所使用的SUS316不銹鋼，若采用銅焊方式，因銅與不銹鋼硬焊接合強(qiáng)度不夠，且接合處容易腐蝕，造成損害；若改采TIG、MIG，則因熱輸入量過(guò)大，會(huì)有嚴(yán)重變形現(xiàn)象產(chǎn)生，接合區(qū)域也需要較多；電阻焊接則因?yàn)楫a(chǎn)品的表面有凹凸外型，不適合生產(chǎn)，因此必須采用精準(zhǔn)的雷射焊接。

    

圖一、雷射迭焊示意圖  圖二、雷射焊接斷線(xiàn)圖三、雷射焊接擊穿

圖一為板片雷射迭焊的示意圖，由于板片表面存在凹凸不平的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，留存的焊道僅2mm寬度，因此需要精準(zhǔn)的焊接控制才能達(dá)到要求。我們利用1064nm波長(zhǎng)的Nd:YAG雷射，將光束直徑聚焦在0.8mm左右，特別的是要避開(kāi)旁邊的凹凸結(jié)構(gòu)，其高度需低于雷射光學(xué)焦距的50％，以避免干擾光束加工。圖二、三是初期雷射焊接不良之成品。在調(diào)整過(guò)參數(shù)后可以得到圖四的優(yōu)良成果。

圖四、優(yōu)良的焊接成果#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

雷射迭接以后，因成品的外型導(dǎo)致挾持困難，致使無(wú)法以拉伸機(jī)試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度。因此采用焊道剖面金相試驗(yàn)與微硬度分析，檢驗(yàn)焊道質(zhì)量。圖五為第一次檢驗(yàn)結(jié)果，腐蝕液采用CuSO₄+HCl +water 進(jìn)行4分鐘腐蝕。由結(jié)果可以看到焊接完全貫穿，焊道上表面寬約800μm，底部寬約200μm，底部則因冷卻與空氣包覆問(wèn)題，殘留一細(xì)小孔洞。

圖五、成品第一次金相檢驗(yàn)  圖六、成品第二次金相檢驗(yàn)  圖七、微硬度檢驗(yàn)

調(diào)整參數(shù)后進(jìn)行第二次焊接可以得到如圖六的結(jié)果，由圖六可以看到焊道同樣呈現(xiàn)上寬下窄的特性，同樣有完全貫穿的現(xiàn)象。將其以放在硬度計(jì)上測(cè)試焊道整體橫向硬度，可以發(fā)現(xiàn)如圖七的結(jié)果，焊道的硬度高于母材料，因此可推估焊道強(qiáng)度應(yīng)高于原母材。

以上的實(shí)驗(yàn)可以看到，雷射使用在表面有凹凸結(jié)構(gòu)的金屬板片迭焊時(shí)，會(huì)遭遇到因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的影響遷就雷射參數(shù)的狀況，在慎選雷射種類(lèi)下，調(diào)整激光束聚焦光路、能量參數(shù)、材料夾持、輔助氣體供應(yīng)等問(wèn)題，則達(dá)到板片制程的要求，并且經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可以得到優(yōu)良成品的結(jié)果，以上的結(jié)果可以提供給產(chǎn)業(yè)界參考借鏡。