激光焊接熱輸入
    由于粉末冶金材料內部存在孔隙，其結合強度遠比熔煉材料要低，在保證焊縫熔深的條件下，必須采用最低的熱輸人，以減小焊接熱影響區。焊接熱輸人是激光作用于焊接方向單位長(cháng)度的能量，是能量是否有效利用的重要參數。激光深熔焊的全熔透曲線(xiàn)和板厚有關(guān)，對厚板來(lái)說(shuō)，穩定深熔焊曲線(xiàn)應當包含全熔透曲線(xiàn)。焊接熱輸人w定義為
       W=P/V    (5一1)
式中  P----工件表面的人射激光功率;
      V----焊接速度。
    為研究焊接熱輸人對焊接結果的影響，考察Co粉末材料激光焊熱輸人與熔深的關(guān)系，采用EFA51型C02激光器，f/5的聚焦系統，在厚度分別為3.4mm的純Co燒結試樣板上進(jìn)行試驗。小孔上空的等離子焰用側吹He氣壓縮，氣流與工件表面成45”角，主吹氬氣保護熔池，以背面出現均勻等寬的背面焊縫為剛好全熔透焊縫。 產(chǎn)生全穿透焊接的熱輸人與激光功率和焊接速度均成函數關(guān)系，在激光功率一定時(shí)，可得到一個(gè)最小熱輸人的焊接速度。同理，在焊接速度一定時(shí)，也可得到一個(gè)最小的熱輸人功率。隨著(zhù)激光功率和焊接速度按一定比例增加，可以得到窄而深的焊縫且熱輸人減少，而隨著(zhù)焊接速度的減小和功率的增大，焊縫熔深變淺。
    取激光功率為0.8一1.3kW，調節焊接速度和離焦量，板厚3mm恰能得到全焊透，很出一系列全焊透條件下的熱輸人。結果表明，激光功率為1.2kW時(shí)，熱輸人w有一最小值，此時(shí)v=15mm/s, W=0.8kJ/cm，焊縫的深寬比最大。取熱輸入為0. 6kJ/cm的進(jìn)一步的試驗發(fā)現，焊縫熔深隨激光功率而變化，在同樣的熱輸人條件下，焊縫熔深隨激光功率的提高而增加，而縫寬卻幾乎保持不變。因此，對基于小孔效應的焊接方法而言，提高激光功率密度對增加焊縫熔深的作用要比減小焊接速度的效果明顯。在4mm厚試樣表面掃描焊縫，得出焊縫熔深與熱愉人有若干對應的分散點(diǎn)，焊接熱輸人包絡(luò )曲線(xiàn)，即最小熱輸人的曲線(xiàn)如圖5-26所示，通過(guò)計算分析得出包絡(luò )線(xiàn)的數學(xué)表述為
                        H=一0.32+3.6w0.25    (5-2)
式中H--焊縫熔深(mm);
    w--熱輸人(kJ/cm)。
    一個(gè)實(shí)際焊接中所給定的參數的數據落在這個(gè)曲線(xiàn)上都可認為是一種好的參數狀態(tài)，若選定的數據處在圖5-26中的包絡(luò )曲線(xiàn)下，則可認為這個(gè)焊接系統的能量利用效率較低，這就要分析是否由激光傳輸系統或聚焦系統以及其他方面的因素引起。值得注意的是，在大部分實(shí)際的激光深熔焊中，所選定的數據均略在圖5-26中的包絡(luò )曲線(xiàn)之下，但這些焊接參數仍是可接受的。對激光深熔焊來(lái)說(shuō).大功率、高速度可以使激光的有效利用率提高，而且采用較高的激光功率能夠得到更大的穩定深熔焊的焦點(diǎn)位置范圍。當然，這種激光功率的提高有一定的限度，因為過(guò)高的激光功率使等離子體對激光的吸收加強，反而會(huì )降低熔深。實(shí)際上，當激光功率很小時(shí)，通過(guò)降低焊接速度也可以獲得較大的熱輸人。

圖5-26  Co粉試樣激光焊縫熔深
與焊接熱輸人的關(guān)系