顯著提高工藝穩定性的新型焊接方案

作為利用高能量密度的激光束提供熱源的一種高效精密焊接方法，激光焊接在材料加工中具有非常廣泛的應用，但由於材料本身的局限（例如鋁合金焊接時容易產生氣泡，超厚板焊接的預製精度低、母材拚接有間隙），需要有能解決這些問題的新的激光工藝的出現。

早期應用於汽車行業的激光擺動焊接，是將激光工藝和輕量化部件相結合的一種方法，不需要填充料就能進行對接接頭等的焊接，從而解決因材料本身的局限產生的焊接問題。傳統的激光擺動焊接，準直光束通過單軸振鏡擺動，經過聚焦鏡聚焦的光斑又與焊接頭配合相對於工件移動，形成具有一定振幅、頻率和偏移量的焊縫（圖1左）；2軸振鏡係統的擺動焊接則是通過控製係統形成一條擺動焊縫（圖1右），需要較高的成本。

相對於前兩種擺動焊接模式，雙楔形鏡旋轉擺動焊接（圖1下）通過安裝於準直鏡和聚焦鏡之間的擺動模塊，使聚焦光斑在焊接頭移動的情況下產生螺旋線式的焊縫（圖2）。當聚焦焦距相同時，扭轉角度越大，則擺動幅度越大；扭轉角度相同時，聚焦焦距越大，則擺動幅度越大（圖3）。雙楔形擺動焊接可以使焊縫加寬（降低焊縫預製條件），同時獲得更好的焊縫成形性。

我們將普通大光斑焊接和雙楔形鏡旋轉擺動焊接（以下簡稱“擺動焊接”）進行了對比（圖4），若采用擺動焊接，可以在降低激光器功率的情況下以同樣的焊接速度形成同樣的熔深；若改變擺動焊接的參數，就可以獲得不同的焊縫寬度。

擺動焊接模塊安裝於準直鏡和聚焦鏡之間（圖5），擁有全密封結構，其擺動半徑可調，外接控製器並具有狀態監測傳感器。擺動焊接模塊已經具有了非常好的應用，例如：

鉸鏈焊接

建築、家具等行業中廣泛使用的鉸鏈（俗稱合頁）采用了用擺動焊接，擴大了焊縫寬度，降低了焊接部件的預製條件，同時也獲得更好的焊縫成形。

換熱器焊接

換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業生產中占有重要地位，在化工生產中換熱器有廣泛應用。

管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁麵作為傳熱麵的間壁式換熱器。這種換熱器結構較簡單，操作可靠，可用各種結構材料（主要是金屬材料）製造，能在高溫、高壓下使用，是目前應用最廣的類型。

應用於換熱器焊接製造的擺動焊接模塊，實現了高質量的焊接，表現出良好的工藝重複性和穩定性，擴大了可加工部件的公差範圍並獲得了更好的焊縫外形。

厚管連續激光焊接

對於石油、天然氣等行業的厚管焊接，擺動焊接模塊的優勢在於降低了焊接邊加工和裝配精度要求和對激光器輸出功率的要求，同時增加了工藝穩定性。

管道與法蘭焊接

焊接是管道施工的重要連接方式。焊接法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力，因此被廣泛應用於石油、化工、天然氣、電站、冶金管道等領域。在這些行業采用擺動焊接模塊，降低了焊接對激光器輸出功率的要求，增加了工藝的穩定性，獲得了更好的焊接質量和焊縫外形。