光束波长对激光焊接质量的影响

由于匙孔对光束具有非常高的吸收率，因此在匙孔焊接时波长的长短对于焊接几乎没有操作上的差别。当采用热导焊时，材料表面对激光的反射率是非常重要的，短波长的光束更具优势，因此准分子激光、YAG激光或CO激光的吸收效果优于CO₂激光。

然而还存在其他一些因素影响光束能量的吸收，那就是来自匙孔中的高温蒸气形成的等离子体，见4.3节。等离子体有以下三个方面的影响：

①等离子体区内的自由电子要吸收光子，因此，等离子体会因电子密度，即温度的不同而对光束的屏蔽效果也不同。

②高温等离子体密度会发生改变，而折射率的变化会引起入射光散射——热效应（hot ball）的作用类似于凹透镜。

③某些冷凝物和粒子在高速运动的等离子中发生碰撞，引起飞溅。

等离子体主要通过逆韧致辐射吸收光束能量^[16，17]，逆韧致辐射的吸收系数α_bremm由Rai-zer^[18]等推测。(www.xing528.com)

式中，n为气体密度，λ为波长，T为等离子体的绝对温度。

Greses^[4]发现，对于短波长激光，由于吸收的能力比较弱，产生的等离子体温度比较低。由此得出，焊接时采用短波长激光具有非常大的优势。波长为5.4μm的CO激光比CO₂激光可以焊接的更深，这只是因为在低速焊接时，CO激光不会受到等离子体的屏蔽作用[19]。当焊接易挥发性材料时，例如某些镁金属和铝金属，Nd-YAG激光比CO₂激光产生的气孔少，焊缝的“钉尖”形状也不明显。另外，由于短波长光束对保护气的电离能没有那么敏感，因此短波长激光焊接时，可以采用较便宜的保护气体。

图4.18 光束偏振对焊接性能的影响^[1]