激光焊接技术操作规范

激光焊接技术操作规范一、概述

激光焊接技术是一种高能束焊接方法，利用激光束作为热源，通过光能转化为热能，使工件熔化并形成焊缝。该技术具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小、焊缝质量好等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、精密仪器等领域。为确保激光焊接过程安全、高效、稳定，操作人员需严格遵守以下规范。

二、操作前准备

（一）设备检查

1.检查激光器电源是否稳定，电压符合设备要求。

2.确认激光防护罩、光束传输路径及焦点调节装置是否完好。

3.检查冷却系统是否正常，冷却液温度及流量符合标准。

4.确认控制系统及操作界面显示正常，无异常报警。

（二）工件准备

1.清理工件表面油污、锈迹及氧化层，确保焊接区域清洁。

2.检查工件尺寸及装配精度，确保工件对位准确。

3.如需预紧，确认预紧力符合工艺要求。

（三）安全防护

1.操作人员需佩戴符合标准的激光防护眼镜及防护服。

2.工作区域设置明显警示标识，禁止无关人员进入。

3.配备消防器材，如灭火器，以防突发火灾。

三、操作步骤

（一）参数设置

1.根据工件材料及厚度选择合适的激光功率，参考如下示例：

-钢板（1mm厚度）：功率500-800W

-铝合金（2mm厚度）：功率300-600W

2.调整光束焦点位置，通常焦点位于工件表面以下0.1-0.3mm。

3.设置焊接速度，参考如下示例：

-钢板（1mm厚度）：速度10-20mm/s

-铝合金（2mm厚度）：速度15-25mm/s

（二）焊接过程

1.启动冷却系统，确保激光器及工件在焊接过程中温度可控。

2.开启激光器，调整光束至工件焊接点，确认光斑形状及能量分布均匀。

3.缓慢移动工件或调整光束，开始焊接，观察焊缝熔化及成型情况。

4.焊接过程中如遇异常（如火花过大、焊缝不熔合），立即停机检查。

（三）收尾工作

1.完成焊接后，继续冷却5-10分钟，确保工件温度降至安全范围。

2.关闭激光器及冷却系统，整理工作区域，清理工具及防护用品。

3.记录焊接参数及工艺要点，存档备查。

四、注意事项

（一）安全事项

1.禁止在激光照射范围内进行任何非防护操作。

2.如遇光束中断或异常，立即停机检查，避免伤害。

3.定期检查激光防护设备，确保其有效性。

（二）设备维护

1.每日清洁激光器镜片及光束传输路径，防止灰尘影响焊接质量。

2.每月检查冷却系统，更换或补充冷却液。

3.每季度进行设备校准，确保参数准确性。

（三）质量监控

1.焊缝表面应光滑平整，无气孔、裂纹等缺陷。

2.使用无损检测设备（如超声波探伤）抽检焊缝内部质量。

3.对不合格焊缝进行返修，并分析原因，优化工艺参数。

一、概述

激光焊接技术是一种高能束焊接方法，利用激光束作为热源，通过光能转化为热能，使工件熔化并形成焊缝。该技术具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小、焊缝质量好等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、精密仪器等领域。为确保激光焊接过程安全、高效、稳定，操作人员需严格遵守以下规范。

二、操作前准备

（一）设备检查

1.检查激光器电源是否稳定，电压符合设备要求。

-具体操作：目视检查电源线是否完好无损，使用万用表测量输入电压是否在设备铭牌标注的范围内（例如，工业激光器通常为220V±10%）。确认电源开关、保险丝（若有）状态正常。

2.确认激光防护罩、光束传输路径及焦点调节装置是否完好。

-具体操作：检查防护罩是否有划痕、破损，密封性是否良好。沿光束传输路径检查反射镜、透镜等光学元件是否清洁、无污渍、无裂纹。调节焦距机构是否顺畅，标记清晰的焦距刻度。

3.检查冷却系统是否正常，冷却液温度及流量符合标准。

-具体操作：启动冷却泵，观察冷却液循环是否正常，有无堵塞或泄漏。检查冷却液储液罐液位，补充至指定标记线。使用温度计测量出口冷却液温度（通常控制在25-40℃），使用流量计检查流量是否达到设备要求（例如，某些激光器要求冷却液流量不低于15L/min）。

4.确认控制系统及操作界面显示正常，无异常报警。

-具体操作：开机自检，观察屏幕是否显示正常，菜单选项是否完整，参数显示是否清晰。检查急停按钮、控制手柄、按键是否灵敏。如出现报警信息，查阅设备手册定位故障原因。

（二）工件准备

1.清理工件表面油污、锈迹及氧化层，确保焊接区域清洁。

-具体操作：使用酒精、丙酮或专用清洗剂配合无纺布擦拭工件表面。对于顽固锈迹，可使用砂纸或钢丝刷进行打磨。确保焊接区域及周边至少50mm范围内无污染物。

2.检查工件尺寸及装配精度，确保工件对位准确。

-具体操作：使用卡尺、千分尺等测量工具检查工件关键尺寸是否符合图纸要求。对于装配件，使用定位销、夹具等辅助工具确保工件在焊接过程中位置稳定，允许偏差通常控制在0.1mm以内。

3.如需预紧，确认预紧力符合工艺要求。

-具体操作：对于需要压紧的工件，使用扭力扳手按照工艺文件规定的力矩值（例如，铝合金工件预紧力为10-15N·m）拧紧紧固件。使用百分表或千分表检测工件受压后的变形量，确保在允许范围内。

（三）安全防护

1.操作人员需佩戴符合标准的激光防护眼镜及防护服。

-具体操作：根据激光器输出波长及功率，选择相应防护等级（如ClassI、Class2等）的防护眼镜。防护服应选用不透激光的材质（如特殊编织的聚乙烯纤维），并确保袖口、领口等部位贴合良好。

2.工作区域设置明显警示标识，禁止无关人员进入。

-具体操作：在激光器出光口、工作台周边张贴“激光危险”、“请勿直视光束”等警示牌。设置物理隔离栏（如透明防护板），确保人员无法误入光束照射区域。

3.配备消防器材，如灭火器，以防突发火灾。

-具体操作：在操作台附近放置适用于锂电池、塑料等常见材料的灭火器（如干粉灭火器），并确保其处于有效期内，操作人员知晓使用方法。配备湿抹布等用于初期火情处理的物品。

三、操作步骤

（一）参数设置

1.根据工件材料及厚度选择合适的激光功率，参考如下示例：

-钢板（1mm厚度）：功率500-800W

-铝合金（2mm厚度）：功率300-600W

-具体操作：在设备控制软件中，选择对应的材料类型（如“不锈钢304”、“铝合金6061”），输入工件厚度（如“1.0mm”），系统会推荐初始功率范围。根据实际焊接需求（如追求速度或高质量），在此范围内调整功率值。首次焊接时，建议采用推荐范围的中间值，逐步优化。

2.调整光束焦点位置，通常焦点位于工件表面以下0.1-0.3mm。

-具体操作：移动工作台或焦点调节机构，使焦点位于工件表面的预定位置。使用焦距测量工具（如焦距计、标准块规）精确测量焦点距离工件表面的实际距离，并记录。可通过观察焊缝形貌（如熔池大小、飞溅情况）微调焦点位置，获得最佳效果。

3.设置焊接速度，参考如下示例：

-钢板（1mm厚度）：速度10-20mm/s

-铝合金（2mm厚度）：速度15-25mm/s

-具体操作：在控制软件中设置焊接速度参数。初学者可先尝试软件推荐的速度，观察焊缝成型情况。若焊缝过宽、熔深不足，可适当提高速度；若焊缝过窄、熔合不良，可适当降低速度。速度设置需与功率、焦点位置协同优化。

（二）焊接过程

1.启动冷却系统，确保激光器及工件在焊接过程中温度可控。

-具体操作：在按下激光启动键前，确保冷却系统已正常运行至少5分钟，确认冷却液循环顺畅、温度在设定范围内。

2.开启激光器，调整光束至工件焊接点，确认光斑形状及能量分布均匀。

-具体操作：按下激光启动键，使激光器预热（若需）。使用手动焊接头或自动焊接头，将光斑精确对准焊接起点。观察激光光斑是否呈理想形状（如圆形），能量分布是否均匀，有无明显偏心或能量聚集。可通过调整焊接头内部光学元件进行微调。

3.缓慢移动工件或调整光束，开始焊接，观察焊缝熔化及成型情况。

-具体操作：按照设定的焊接速度，平稳地移动工件或焊接头。密切观察焊缝熔池的大小、形态，飞溅物的多少及状态，保护气体的流束是否覆盖焊缝等。使用示波器监测焊接电流、电压波形，确保参数稳定。如发现异常（如熔池过大导致金属飞溅严重、熔池过小导致未熔合、焊缝表面不光滑等），应立即减慢速度或降低功率，待光束移开后暂停焊接，分析原因并调整参数。

4.焊接过程中如遇异常（如火花过大、焊缝不熔合），立即停机检查。

-具体操作：一旦出现火花异常增多、工件过热发红、焊缝无法形成等严重情况，应立即按下设备急停按钮，停止激光输出和运动。切断电源，待工件冷却后，检查可能的原因（如焦点偏移、功率过高、保护气流量不足、工件装配错位等），排除故障后方可重新开始焊接。

（三）收尾工作

1.完成焊接后，继续冷却5-10分钟，确保工件温度降至安全范围。

-具体操作：焊接结束后，保持冷却系统继续运行，直至工件表面温度降至50℃以下（可通过触摸或红外测温仪确认）。避免在高温状态下移动或处理工件，以防变形或烫伤。

2.关闭激光器及冷却系统，整理工作区域，清理工具及防护用品。

-具体操作：按照设备操作规程，先关闭激光器电源，再关闭冷却泵电源。清理工作台面上的金属碎屑、冷却液滴漏，擦拭设备表面灰尘。将使用过的防护眼镜、手套、抹布等分类放置，便于下次使用。

3.记录焊接参数及工艺要点，存档备查。

-具体操作：在工艺记录表单中，详细记录本次焊接的工件信息、材料、厚度、所使用的激光功率、焊接速度、焦点位置、保护气体类型及流量、焊缝外观质量简述等关键数据。对于首次成功或遇到问题的焊接，应特别注明，为后续工艺优化提供依据。

四、注意事项

（一）安全事项

1.禁止在激光照射范围内进行任何非防护操作。

-具体操作：严格执行工作区域隔离制度，确保所有人员了解激光危险区域，并严格遵守。在维护或调整设备时，必须先切断激光器主电源，并使用激光指示器确认光束路径已无遮挡。

2.如遇光束中断或异常，立即停机检查，避免伤害。

-具体操作：若在焊接过程中发现激光光束突然中断、闪烁或偏移，应立即暂停焊接，分析原因。可能的原因包括光学元件污染、损坏，或外部干扰。在确认光束路径安全前，严禁继续焊接。

3.定期检查激光防护设备，确保其有效性。

-具体操作：建立防护设备检查周期表（如每月一次），检查防护眼镜的透过率、防护等级是否衰减，防护罩的密封性、固定是否牢固。对不合格的防护用品应及时更换。

（二）设备维护

1.每日清洁激光器镜片及光束传输路径，防止灰尘影响焊接质量。

-具体操作：使用压缩空气吹扫镜片表面灰尘，对于粘附的污渍，使用专用镜片清洁剂和超细纤维布轻轻擦拭，避免使用普通布或硬物刮擦。清洁光束传输路径时，需确保设备处于断电状态。

2.每月检查冷却系统，更换或补充冷却液。

-具体操作：检查冷却液的颜色、透明度，有无异味或沉淀物。根据使用量和设备要求，补充或更换冷却液。清洁冷却液循环管道，防止堵塞。

3.每季度进行设备校准，确保参数准确性。

-具体操作：联系专业维护人员，对激光功率、焊接速度、焦点位置等关键参数进行校准。检查控制系统精度，确保软件显示值与实际输出一致。

（三）质量监控

1.焊缝表面应光滑平整，无气孔、裂纹等缺陷。

-具体操作：使用肉眼或5倍放大镜观察焊缝外观。合格焊缝应无明显凹坑、咬边、未熔合、未填满等缺陷。焊缝宽度、余高应符合工艺图纸要求。

2.使用无损检测设备（如超声波探伤）抽检焊缝内部质量。

-具体操作：