激光设备在焊接时如何避免出现裂纹？有哪些特殊工艺要求？

在使用激光设备进行高精度焊接时，裂纹是影响产品可靠性的典型缺陷，尤其在焊接铝合金、高强钢或异种金属时更为常见。许多用户误以为裂纹仅与材料本身有关，实际上，激光设备的工艺参数设置、热管理方式和过程控制策略才是决定性因素。

裂纹产生的主要原因

激光焊接裂纹多为热裂纹（凝固裂纹），主要源于：

冷却速率过快：高能量密度导致熔池快速凝固，收缩应力无法释放；

合金元素偏析：如铝合金中的硅、铜在晶界富集，降低局部熔点；

拘束度过高：工件刚性大或夹具过紧，阻碍焊缝自由收缩；

表面污染：油污、氧化膜引入杂质，诱发脆性相。

关键工艺控制措施

优化热输入与冷却节奏

采用脉冲激光模式或多段波形控制，在保证熔深的同时延长熔池存在时间，利于气体逸出和应力松弛。对于易裂材料，可适当降低焊接速度或增加离焦量，减小温度梯度。

引入光束摆动技术

通过振镜或摆动焊接头使光斑沿焊缝横向周期运动，扩大熔池宽度，改善流动性，减少柱状晶生长方向集中，从而抑制裂纹萌生。摆动频率和幅度需根据材料厚度匹配。

预热与后热处理（视情况）

对于厚板高强钢或大型结构件，可在焊前局部预热至100–200℃，降低冷却速率；焊后缓冷也有助于应力释放。但需注意，电池等精密部件通常不允许整体加热，应优先通过参数优化解决。

严格控制材料状态

焊前必须清除氧化层、油脂等污染物。对铝合金建议采用化学或机械清洁，并在4小时内完成焊接，避免重新氧化。

设备功能支持

一台适合抗裂焊接的激光设备应具备：

可编程脉冲波形输出；

实时功率闭环反馈；

支持摆动焊接功能；

配备同轴保护气（高纯氩或氦氩混合气），减少氧化和气孔。

避免焊接裂纹不是靠单一手段，而是材料、工艺与激光设备能力的系统配合。企业在采购激光设备时，应结合自身产品材料特性，验证其在实际工况下的抗裂表现，而非仅关注最大功率或速度指标。只有将工艺细节融入设备选型，才能从源头保障焊接质量。