激光自动化设备焊接时的热应力问题

在网上看到许多人反映：使用激光自动化设备焊接后工件变形、开裂等问题，这些现象大多与“热应力”相关。热应力是激光焊接过程中，工件局部快速升温与冷却导致的材料内部应力不均。接下来从专业角度给大家讲解如何有效避免热应力问题。

一、激光焊接产生热应力的主要原因

激光自动化设备激光焊接的高能量特性会使焊接区域瞬间升温（可达数千摄氏度），而周围区域温度较低，形成显著的温度梯度。这种温差会导致材料膨胀与收缩不均：

焊接区域：高温下材料膨胀，但受周围低温区域限制，无法自由伸展。

冷却过程：焊接区域快速降温收缩，周围材料又会阻碍其收缩，最终在内部形成应力，可能导致工件变形或焊缝开裂。

常见场景

薄板焊接（如＜2mm铝合金）、复杂结构件焊接时，热应力问题更为突出。

异种金属焊接（如铝-铜连接）、铝（热膨胀系数23.1×10⁻⁶/℃）与铜（17×10⁻⁶/℃）的热膨胀系数差异达35%，焊接时界面处会因冷却收缩不一致产生高达400MPa的剪切应力，远超铝合金的抗拉强度（约200MPa），极易引发界面剥离。

激光焊接热应力问题并非无解，关键在于从设备选型、工艺设计到工装配套的全流程管控。采购激光自动化设备时，优先选择具备脉冲激光调节、动态光斑控制及实时应力反馈的机型，并要求厂家提供针对性工艺验证方案。实际生产中，合理规划焊接顺序、采用弹性工装释放应力，可大幅降低变形风险。