人為什么能看見(jiàn)物體，除了人有眼睛之外，還因?yàn)橥饨缬泄饩€，我們?cè)谄岷诘奈葑永锸强床灰?jiàn)東西的。那我們知道為什么激光能穿透鋼板，而自然光聚光后也穿透不了鋼板，因?yàn)樽匀还馐怯啥喾N不同頻率的光組成的，即使聚焦后光也不在同一個(gè)點(diǎn)，因此溫度達(dá)不到鋼板融化所需的溫度。而激光是單頻率的光源，聚焦后光在同一個(gè)點(diǎn)，所以溫度能達(dá)到很高。
正好和電子從高階躍遷到低階的能量相同，那么在這個(gè)光子的激勵(lì)下，電子會(huì)從高階躍遷到低階，并釋放一個(gè)方向和頻率完全相同的光子，這樣一個(gè)光子變成兩個(gè)光子，意味著光子被放大或者加強(qiáng)了。為了獲得更多的高階電子（或者叫粒子反轉(zhuǎn)），我們必須使用一定的方法去激勵(lì)原子，使電子往高階躍遷，獲得更多高階電子。一般可以用氣體放電的辦法來(lái)利用具有動(dòng)能的電子去激發(fā)介質(zhì)原子，稱為電激勵(lì)；也可用脈沖光源來(lái)照射工作介質(zhì)，稱為光激勵(lì)；還有熱激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)等。各種激勵(lì)方式被形象化地稱為泵浦或抽運(yùn)。
下圖是較為常用的YAG激光器的頻率范圍，一般在0.15~1.046區(qū)間內(nèi)，其中有很多頻率的是可見(jiàn)光。
下圖是脈沖YAG激光焊接典型示意圖：激光器產(chǎn)生光子后，經(jīng)由反光鏡反射到透鏡進(jìn)行聚光，聚光后的光子通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，到達(dá)光纖的另一端，出來(lái)后經(jīng)由聚光頭聚焦，最終作用在工件上。有些激光是不能經(jīng)過(guò)光纖傳輸?shù)摹?/strong>
動(dòng)力電池應(yīng)合理使用工藝方法，他們會(huì)影響電池的成本、質(zhì)量、安全和一致性。我們就是利用激光優(yōu)異的方向性和高功率密度來(lái)進(jìn)行工作的，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將光集中在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，極短的時(shí)間內(nèi)使工件的焊接處形成一個(gè)高度的
熱集中區(qū)，從而形成牢固的焊點(diǎn)和焊縫。
下面給大家介紹幾種激光的焊接類(lèi)型：
熱傳導(dǎo)焊接和深熔焊：熱傳導(dǎo)焊接，主要用于相對(duì)較薄的材料。激光光束沿接縫將合作在一同的工件的外表熔化，熔融物匯流到一同并固化，構(gòu)成焊縫。多運(yùn)用在脈沖或連續(xù)波固體激光器。在熱傳導(dǎo)焊接中，能量?jī)H以熱傳導(dǎo)的方法耦合到工件中，因而焊接深度只有零點(diǎn)幾毫米到1毫米。材料的最大焊接深度受其導(dǎo)熱系數(shù)的約束，且焊縫寬度總是大于焊接深度。
當(dāng)高功率激光聚集到金屬外表時(shí)，熱量來(lái)不及散失，就會(huì)構(gòu)成金屬蒸汽，此刻焊接深度會(huì)急劇加深，此焊接技術(shù)即是深熔焊。當(dāng)激光光束沿焊縫移動(dòng)時(shí)，工件內(nèi)的小孔也會(huì)隨之移動(dòng)。與此一起，熔融物也在小孔周?chē)顒?dòng)，并隨即固化，并產(chǎn)生了一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)共同的深窄焊縫。焊縫的深度可達(dá)寬度的十倍，接近25毫米。因?yàn)樯钊酆讣夹g(shù)加工速度極快，熱影響區(qū)域很小，而且使畸變降至最低，因而此技術(shù)可用于需求深度焊接或幾層一起焊接的運(yùn)用中。
穿透焊和縫焊：穿透焊是通過(guò)激光能量穿透上層連接片與下層極柱融合在一起，縫焊是通過(guò)激光能量通過(guò)連接片與電芯極柱之間的縫隙將兩件材料融合在一起
脈沖模式焊接：常用脈沖波形有方波、尖峰波、雙峰波等，鋁合金表面對(duì)光的反射率太高，一般焊接鋁合金時(shí)最優(yōu)選擇尖形波和雙峰波，能夠有效地減少氣孔和裂紋的產(chǎn)生。
焊點(diǎn)直徑和有效直徑隨激光傾斜角增大而增大，當(dāng)激光傾斜角度為40°時(shí)，獲得最大的焊點(diǎn)及有效結(jié)合面。焊點(diǎn)熔深和有效熔深隨激光傾斜角減小，當(dāng)大于60°時(shí)，其有效焊接熔深降為零。所以傾斜焊接頭到一定角度，可以適當(dāng)增加焊縫熔深和熔寬。
連續(xù)模式焊接：與傳統(tǒng)的焊接方法相比，生產(chǎn)效率高，且無(wú)需填絲；與脈沖激光焊相比可以解決其在焊后產(chǎn)生的缺陷，如裂紋、氣孔、飛濺等，保證鋁合金在焊后有良好的機(jī)械性能；焊后不會(huì)凹陷，焊后拋光打磨量減少，節(jié)約了生產(chǎn)成本，但是因?yàn)檫B續(xù)激光器的光斑比較小，所以對(duì)工件的裝配精度要求較高。
激光焊接優(yōu)點(diǎn):
能量集中，焊接效率高、加工精度高，焊縫深寬比大。
熱輸入量小，熱影響區(qū)小，工件殘余應(yīng)力和變形??；
焊接能量可精確控制，焊接效果穩(wěn)定，焊接外觀好；n非接觸式焊接，光纖傳輸，可達(dá)性較好，自動(dòng)化程度高。
焊接薄材或細(xì)徑線材時(shí)，不會(huì)像電弧焊接般易有回熔的困擾。
用于動(dòng)力電池的電芯由于遵循“輕便”的原則，通常會(huì)采用較“輕”的鋁材質(zhì)外，還需要做得更“薄”，一般殼、蓋、底基本都要求達(dá)到1.0mm 以下，主流廠家目前基本材料厚度均在0.8mm 左右。
能為各種材料組合提供高強(qiáng)度焊接，尤其是在進(jìn)行銅材料之間和鋁材料之間焊接的時(shí)候更為有效。這也是唯一可以將電鍍鎳焊接至銅材料上的技術(shù)。
動(dòng)力電池的焊接的難點(diǎn)在于鋁合金對(duì)激光的反射率極高, 焊接過(guò)程中氣孔敏感性高, 焊接時(shí)不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題缺陷，其中最主要的是氣孔、熱裂紋和炸火。
氣孔：激光焊接過(guò)程中出現(xiàn)氣孔，（1）有可能是焊接之前的清洗過(guò)程工件表面沒(méi)有徹底清洗干凈，焊接時(shí)在高溫作用下油污中的碳?xì)浠衔飼?huì)分離，碳與氧結(jié)合生成CO，從而間接導(dǎo)致焊接氣孔。（2）焊接過(guò)程會(huì)帶入水蒸氣，分解成H2和O2，形成氣泡。
熱裂紋：鋁合金屬于典型的共晶型合金，焊接時(shí)容易出現(xiàn)熱裂紋，包括焊縫結(jié)晶裂紋和HAZ 液化裂紋，由于焊縫區(qū)成分偏析會(huì)發(fā)生共晶偏析而出現(xiàn)晶界熔化，在應(yīng)力作用下會(huì)在晶界處形成液化裂紋，降低焊接接頭的性能。激光焊接時(shí)裂紋危害很大，嚴(yán)重影響工件的焊接強(qiáng)度，降低工件的使用壽命。
炸火：引起炸火的因素很多，如材料的清潔度、材料本身的純度、材料自身的特性等，而起決定性作用的則是激光器的穩(wěn)定性。飛濺不僅影響工件的外觀和裝配精度，更會(huì)影響焊接強(qiáng)度，造成產(chǎn)品不良。
（一）焊接設(shè)備：影響焊接設(shè)備的主要因素是光束模式、輸出功率和穩(wěn)定性。光束模式越低，聚焦性越好，光斑越小。相同激光功率下功率密度越高，焊縫深寬越大。一般要求基模（TEM00）或低階模，否則難以滿足高質(zhì)量激光焊接的要求。
波長(zhǎng)越短，吸收率越高；一般導(dǎo)電性好的材料，反射率都很高，溫度越高，吸收率越高，呈線性關(guān)系；一般表面涂磷酸鹽、炭黑、石墨等可以提高吸收率。
（二）工件狀況：因光斑直徑較小，一般0.3mm~1.5mm，所以對(duì)零件焊接處的要求較高，因此零件焊接處加工時(shí)，精度要求較高，所以，一般板材對(duì)接裝配間隙和光斑對(duì)縫偏差均不應(yīng)大于0.1mm，錯(cuò)邊不應(yīng)大于0.2mm。實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)因不能滿足這些要求，而無(wú)法采用激光焊接技術(shù)。要獲得良好的焊接效果，對(duì)接允許間隙和搭接間隙要控制在薄板厚的10%以內(nèi)。
（三）焊接參數(shù)：
（1）功率密度：激光光斑的功率密度，在光束模式和聚焦鏡焦距一定的情況下，主要由激光功率和光束焦點(diǎn)位置決定。激光功率密度與激光功率成正比。
焊接速度對(duì)焊接過(guò)程形式和穩(wěn)定件的影響不如激光功率和焦點(diǎn)位置那樣顯著，只有焊接速度太大時(shí)，由于熱輸入過(guò)小而出現(xiàn)無(wú)法維持穩(wěn)定深熔焊過(guò)程的情況。
（2） 在穩(wěn)定深熔焊范圍內(nèi)，激光功率越高，熔深越大，約為0.7次方的關(guān)系；而焊接速變?cè)礁?，熔深越淺。
（3）保護(hù)氣體的影響，保護(hù)氣體的主要作用是保護(hù)工件在焊接過(guò)程中免受氧化；保護(hù)聚焦透鏡免受金屬蒸汽污染和液體熔滴的濺射；驅(qū)散高功率激光焊接產(chǎn)生的等離子；冷卻工件，減小熱影響區(qū)。
（4）各參數(shù)的可監(jiān)控性分析：焊接速度和保護(hù)氣體流量屬于容易監(jiān)控和保持穩(wěn)定的參數(shù)，而激光功率和焦點(diǎn)位置則是焊接過(guò)程中可能發(fā)生波動(dòng)而難于監(jiān)控的參數(shù)。雖然從激光器輸出的激光功率很穩(wěn)定且容易監(jiān)控，但由于有導(dǎo)光和聚焦系統(tǒng)的損耗，到達(dá)工件的激光功率會(huì)減小，而這種損耗與光學(xué)工件的質(zhì)量、使用時(shí)間及表面污染情況有關(guān)，不易監(jiān)測(cè)，成為焊接質(zhì)量的不確定因素。
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