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相比光纖激光器，直接半導(dǎo)體激光器能量更均勻，光斑更接近平頂分布而不是光纖激光器的高斯分布（圖1）。在實(shí)際焊接應(yīng)用中得到的效果比傳統(tǒng)激光器更加優(yōu)越。

表1 直接半導(dǎo)體與光纖激光器的參數(shù)對(duì)比

半導(dǎo)體激光焊接低碳鋼時(shí)，表面較不銹鋼的焊縫形貌更寬，魚鱗紋更明顯。另外，焊縫更寬，熱影響區(qū)更大。

 圖2 半導(dǎo)體激光焊接低碳鋼和不銹鋼焊縫表面

注：(a)低碳鋼， (b)不銹鋼

可見半導(dǎo)體激光焊接低碳鋼及不銹鋼的焊縫橫截面均不同于傳統(tǒng)的“釘子頭”形形貌，為典型的“U”形焊縫橫截面形貌。另外，不銹鋼焊縫橫截面相較于低碳鋼更細(xì)長(zhǎng)，熔寬明顯更窄、熔深略微較深。

 圖3 半導(dǎo)體激光焊接低碳鋼和不銹鋼焊縫橫截面

注：(a)低碳鋼， (b)不銹鋼

隨著功率的增加，焊縫的深度在增加，同時(shí)，激光器功率增加也會(huì)造成熔寬的增加。

圖4 不同功率下的橫截面圖

圖5 熔深熔寬對(duì)隨功率的變化

該激光焊接兩種材料的熔寬總體趨勢(shì)大體相當(dāng)，均隨著焊接速度的提高而減小。但相同速度下，焊接低碳鋼的熔寬明顯大于不銹鋼。這與固定激光功率，變化焊接速度的規(guī)律是一致的。

圖6 焊縫橫截面

造成焊縫不同區(qū)域組織的差異主要與凝固過(guò)程中的溫度梯度大小有關(guān)，在焊縫中心區(qū)域由于冷卻速度較快，熔池中心溫度梯度小，因此形成細(xì)小的等軸枝晶組織，而越靠近熔合線附近，溫度梯度越大，晶粒沿與熔合線方向垂直向焊縫中心生長(zhǎng)，形成略微粗大的柱狀晶組織。

圖7顯微硬度分布

圖7為上述激光焊接橫截面中心區(qū)域的顯微硬度分布。可見母材的平均顯微硬度約為 280 HV，焊縫中心的平均顯微硬度約為 286 HV，焊縫區(qū)域的顯微硬度略高于母材的顯微硬度，熱影響區(qū)平均顯微硬度最低，約為 269 HV。焊縫的顯微硬度并沒(méi)有顯著的差異，其接頭沒(méi)有出現(xiàn)明顯的軟化現(xiàn)象。

在掃描電鏡下觀察拉伸樣品的斷口形貌

圖10  1mm不銹鋼板的焊接效果@1000W-220μm

采用QBH輸出，可與商用鏡頭匹配。配備完善的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，并且具有人性化的操控性能。光束呈平頂分布、光束能量分布均勻，適用于熔覆、釬焊以及表面熱處理等應(yīng)用。

來(lái)源：凱普林光電