激光焊接具有顯著優(yōu)勢：一是熱影響區(qū)小,，二是非接觸加工,，三是加工效率高。在新能源鋰電領(lǐng)域,，激光焊接技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模用于極耳,、電芯殼體、密封釘,、軟連接,、防爆閥、電池模組等焊接,。

激光焊接原理

激光焊接屬于熔化焊,，以激光束作為焊接熱源，其焊接原理是：通過特定的方法激勵活性介質(zhì)，使其在諧振腔中往返震蕩,，進而轉(zhuǎn)化成受激輻射光束,，當(dāng)光束與工件相互接觸時，其能量則被工件吸收,，當(dāng)溫度高達材料的熔點時即可進行焊接,。

激光熱傳導(dǎo)焊Heat Conduction Welding：功率密度小于10e 4~10e 5 W/cm2為熱傳導(dǎo)焊，工件吸收激光后,，溫度只要達到表面熔點,，然后依靠熱傳導(dǎo)，向工件內(nèi)部傳遞熱量形成熔池,，因此經(jīng)濟性好,。此時熔深淺、焊接速度慢,，焊縫平滑無氣孔,。

典型應(yīng)用如不銹鋼水槽焊接、金屬波紋管,、金屬管件焊接,；

激光深熔焊Keyhole Welding：功率密度大于10e 5~10e 7 W/cm2時，金屬表面受熱作用下,，不僅使金屬熔化,，而且使金屬汽化。熔化的金屬在金屬蒸汽作用下,，排出形成小孔,，激光束繼續(xù)照射孔底，內(nèi)的蒸汽壓力與液體使得小孔不斷延伸,，直到小孔金屬的表面張力與重力平衡為止,。深熔焊會形成一個狹窄而均勻的焊縫，而且深度一般比焊縫寬度大,，具有焊接速度快,、深寬比大的特點。

典型運用在方形鋁殼鋰電池,、圓柱電池的連接片,、極耳頂蓋焊、封口焊,，極柱與巴片穿透焊、縫焊等,；

激光焊接主要工藝參數(shù)

影響激光焊接質(zhì)量的工藝參數(shù)較多,，如功率密度、激光脈沖波形,、離焦量,、焊接速度和輔助吹保護氣等,。

1，激光功率密度:激光功率密度=輸出功率/光斑面積

功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一,。采用較高的功率密度,，在微秒時間范圍內(nèi)，表層即可加熱至沸點,，產(chǎn)生大量汽化,。因此，高功率密度對于材料去除加工,，如打孔,、切割、雕刻十分有利,。對于較低功率密度,，表層溫度達到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表層汽化前,，底層達到熔點,，易形成良好的熔融焊接。因此,，在熱傳導(dǎo)型激光焊接中,，功率密度范圍在104-106W/cm2。

2 激光脈沖波形

激光脈沖波形既是區(qū)別材料去除還是材料熔化的重要參數(shù),，也是決定加工設(shè)備體積及造價的關(guān)鍵參數(shù),。當(dāng)高強度激光束射至材料表面，材料表面將會有60～90%的激光能量反射而損失掉,，尤其是金,、銀、銅,、鋁,、鈦等材料反射強、傳熱快,。一個激光脈沖訊號過程中,，金屬的反射率隨時間而變化。當(dāng)材料表面溫度升高到熔點時,，反射率會迅速下降,，當(dāng)表面處于熔化狀態(tài)時，反射穩(wěn)定于某一值,。

△不同材質(zhì)的激光焊接脈沖波形

3,，激光脈沖寬度

脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)。脈寬由熔深與熱影響分區(qū)確定，脈寬越長熱影響區(qū)越大,，熔深隨脈寬的1/2次方增加,。但脈沖寬度的增大會降低峰值功率，因此增加脈沖寬度一般用于熱傳導(dǎo)焊接方式,，形成的焊縫尺寸寬而淺,，尤其適合薄板和厚板的搭接焊。但是,，較低的峰值功率會導(dǎo)致多余的熱輸入,，每種材料都有一個可使熔深達到最大的最佳脈沖寬度。

4,，離焦量

激光焊接通常需要一定的離焦量,，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發(fā)成孔,。離開激光焦點的各平面上,，功率密度分布相對均勻。

離焦方式有兩種：

正離焦與負離焦,。焦平面位于工件上方為正離焦,，反之為負離焦。按幾何光學(xué)理論,，當(dāng)正負離焦平面與焊接平面距離相等時,，所對應(yīng)平面上的功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀有一定差異,。負離焦時,，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關(guān),。

5,，焊接速度

焊接速度決定了焊接表面質(zhì)量、熔深,、熱影響區(qū)等,。焊接速度的快慢會影響單位時間內(nèi)的熱輸入量，焊接速度過慢,，則熱輸入量過大,，導(dǎo)致工件燒穿，焊接速度過快,，則熱輸入量過小,，造成工件焊不透。通常采用降低焊接速度的方法來改善熔深,。

6,，輔助吹保護氣

輔助吹保護氣在高功率激光焊接中是必不可少的一道工序,。一方面是為了防止金屬材料濺射而污染聚焦鏡,；另一方面是為了防止焊接過程中產(chǎn)生的等離子體過多聚焦,，阻擋激光到達材料表面。激光焊接過程常使用氦,、氬,、氮等氣體保護熔池，使工件在焊接工程中免受氧化,。保護氣體種類和氣流大小,、吹氣角度等因素對焊接結(jié)果有較大影響，不同的吹氣方法也會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響,。

氦氣不易電離（電離能量較高）,，可讓激光順利通過，光束能量不受阻礙地直達工件表面,。這是激光焊接時使用最有效的保護氣體,，但價格比較貴。

氬氣比較便宜,，密度較大,，所以保護效果較好。但它易受高溫金屬等離子體電離,，結(jié)果屏蔽了部分光束射向工件,，減少了焊接的有效激光功率，也損害焊接速度與熔深,。使用氬氣保護的焊件表面要比使用氦氣保護時來得光滑,。

氮氣作為保護氣體最便宜，但對某些類型不銹鋼焊接時并不適用,，主要是由于冶金學(xué)方面問題,，如吸收，有時會在搭接區(qū)產(chǎn)生氣孔,。

7,、光纖和焊接頭配置

D焦點直徑=D光纖直徑 X f聚焦焦距/f準(zhǔn)直聚焦

例子： D光纖直徑=0.6mm f聚焦焦距=120mm f準(zhǔn)直聚焦=150mm

D焦點直徑=0.6X120/150=0.48mm

根據(jù)產(chǎn)品的材料、厚度,、熔深和配合間隙來確定具體的配置,。

長聚焦特點：

1、工作距離較大,，可以避免治具的干涉,，減小產(chǎn)品高度的波動影響，降低飛濺物對保護鏡片的污染,。

2,、如達到同樣的熔深,，需要加大設(shè)備的功率。

激光焊接作為一種新型焊接技術(shù),，具有高能量密度,、高速度、高精度,、深穿透,、適應(yīng)性強等特點，其應(yīng)用范圍越來越廣泛,，不僅能提高生產(chǎn)效率,，更提高了焊接質(zhì)量，激光焊接技術(shù)必將在材料加工領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用,。