?東莞激光焊接因能量集中、熱輸入相對(duì)較小，相比傳統(tǒng)焊接（如電弧焊）變形更易控制，但仍可能因工藝參數(shù)、工裝設(shè)計(jì)或材料特性導(dǎo)致工件變形（如翹曲、收縮、角變形）。避免焊接變形需從工藝優(yōu)化、工裝固定、材料預(yù)處理、路徑規(guī)劃等多維度綜合控制，具體方法如下：
一、優(yōu)化焊接工藝參數(shù)（減少熱輸入影響）
激光焊接的熱輸入是導(dǎo)致變形的核心因素，需通過(guò)參數(shù)匹配降低熱影響區(qū)（HAZ）范圍：
控制激光功率與焊接速度
功率與速度匹配：在保證熔深的前提下，采用 “高功率 + 高速度” 組合（如 1000W 功率對(duì)應(yīng) 1-3m/min 速度），減少單位長(zhǎng)度熱輸入（熱輸入 = 功率 / 速度）。例如，焊接 0.5mm 不銹鋼時(shí)，功率 800W、速度 2m/min 比 500W、1m/min 的熱輸入降低 40%，變形風(fēng)險(xiǎn)顯著減少。
避免過(guò)熔：功率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致熔池過(guò)大、熱影響區(qū)擴(kuò)展，甚至燒穿工件（尤其薄板），需通過(guò)試焊確定最小臨界功率（剛好形成連續(xù)熔道的功率）。
調(diào)整光斑模式與離焦量
光斑大小：小光斑（如 0.3-0.5mm）能量更集中，適合精密焊接（變形小）；大光斑（如 1-2mm）熱輸入分散，適合厚板但需配合低速度，避免變形。
離焦量：采用負(fù)離焦（光斑聚焦在工件表面下方）可增加熔寬、減小熔深，適合薄板拼接（減少收縮應(yīng)力）；正離焦（聚焦在表面上方）則增加熔深，適合厚板但需控制熱輸入。
脈沖參數(shù)優(yōu)化（針對(duì)脈沖激光）
對(duì)于脈沖激光焊接，減少脈沖寬度（如從 10ms 降至 5ms）、增加脈沖頻率（保持總能量不變），可降低單脈沖熱輸入，減少局部過(guò)熱導(dǎo)致的變形。
二、合理設(shè)計(jì)焊接路徑與順序（平衡應(yīng)力分布）
焊接路徑和順序直接影響應(yīng)力集中方向，通過(guò)優(yōu)化可使變形相互抵消：
對(duì)稱(chēng)焊接法
對(duì)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)（如方形框架、圓形筒體），采用對(duì)稱(chēng)同步焊接（如兩人對(duì)稱(chēng)施焊或機(jī)器人雙焊槍對(duì)稱(chēng)路徑），使兩側(cè)熱收縮相互平衡。例如，焊接方形鋼殼時(shí)，先焊相對(duì)的兩條長(zhǎng)邊，再焊短邊，避免單邊連續(xù)焊接導(dǎo)致的翹曲。
分段跳焊法
長(zhǎng)焊縫（如＞500mm）避免連續(xù)焊接，采用 “分段跳焊”（將焊縫分為若干段，按 “1-3-5-2-4-6” 順序焊接），使熱量分散，減少累積變形。例如，焊接 1m 長(zhǎng)的鋼板對(duì)接縫，可分為 5 段，每段 200mm，間隔焊接后再補(bǔ)滿接頭。
從中間向兩端焊接
對(duì)長(zhǎng)條形工件（如導(dǎo)軌、軸類(lèi)），從中間開(kāi)始向兩端焊接，使收縮應(yīng)力向兩端釋放，避免一端固定導(dǎo)致的彎曲變形。
先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫
短焊縫熱輸入小、變形可控，先完成短焊縫固定工件，再焊長(zhǎng)焊縫時(shí)可利用已固定的結(jié)構(gòu)約束變形（如焊接箱體時(shí)，先焊隔板短焊縫，再焊箱體長(zhǎng)邊焊縫）。
三、強(qiáng)化工裝夾具固定（抑制變形趨勢(shì)）
通過(guò)機(jī)械約束抵消焊接過(guò)程中的熱收縮力，是控制變形的關(guān)鍵手段：
剛性固定法
根據(jù)工件形狀設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具（如壓板、定位銷(xiāo)、V 型塊），將工件牢牢固定在剛性平臺(tái)上（如鑄鐵平臺(tái)、焊接工裝架），使焊接時(shí)的收縮被夾具限制。例如，焊接薄板拼接時(shí)，用間隔 100-200mm 的壓板將板材壓緊在平臺(tái)上，避免焊接時(shí)向上翹曲。
夾具需具備足夠剛性（如鋼板厚度≥10mm，避免夾具自身變形），且與工件接觸部位墊耐高溫材料（如陶瓷片），防止壓痕。
預(yù)緊力固定
對(duì)可拆結(jié)構(gòu)（如法蘭連接），焊接前用螺栓預(yù)緊（按 50%-80% 額定扭矩），利用預(yù)緊力抵消部分收縮應(yīng)力，焊接后松開(kāi)螺栓消除殘余應(yīng)力。
反變形法（提前補(bǔ)償）
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)判變形方向，預(yù)先將工件反向彎曲或傾斜（反變形量 = 預(yù)計(jì)變形量），焊接后因熱收縮恢復(fù)至平整狀態(tài)。例如，焊接薄板對(duì)接時(shí)，預(yù)計(jì)焊后會(huì)向上翹曲 2°，則預(yù)先將板材向下壓 2° 固定，焊接后自然平整。
反變形量可通過(guò)試焊確定（如先焊小樣，測(cè)量變形量后調(diào)整工裝）。
四、材料預(yù)處理與接頭設(shè)計(jì)（減少變形誘因）
材料選擇與預(yù)處理
優(yōu)先選用低變形材料：如奧氏體不銹鋼（304、316）比馬氏體不銹鋼（410）焊接變形小；鋁合金中 6 系（如 6061）比 5 系（如 5052）更易控制變形。
焊前消除應(yīng)力：對(duì)冷軋板、熱處理后的工件，焊前進(jìn)行去應(yīng)力退火（如 200-300℃保溫 1-2 小時(shí)），減少材料內(nèi)部殘余應(yīng)力導(dǎo)致的焊接變形。
清理工件表面：去除油污、氧化皮（用砂紙打磨或酸洗），避免雜質(zhì)影響熔合，導(dǎo)致焊接不均引發(fā)局部變形。
優(yōu)化接頭結(jié)構(gòu)
減少焊縫數(shù)量和長(zhǎng)度：設(shè)計(jì)時(shí)合并零件、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)（如用整體折彎代替多段焊接），例如設(shè)備外殼用一次折彎成型代替多塊板材拼接焊接，從源頭減少變形。
采用小坡口或無(wú)坡口設(shè)計(jì)：薄板（≤3mm）盡量用 I 型坡口（對(duì)接間隙 0.1-0.3mm），避免 V 型坡口（熔敷量大、熱輸入高）；厚板采用多層多道焊（如每層厚度≤3mm），減少單層熱輸入。
預(yù)留收縮余量：在零件尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)增加收縮余量（如長(zhǎng)焊縫每米預(yù)留 0.5-1mm），抵消焊接后的長(zhǎng)度縮短。
五、焊后處理（消除殘余應(yīng)力）
即使前期控制到位，仍可能存在殘余應(yīng)力，需通過(guò)焊后處理釋放：
低溫退火
對(duì)精度要求高的工件（如精密模具、儀器外殼），焊后進(jìn)行低溫退火（250-350℃，保溫 1-3 小時(shí)，緩慢冷卻），消除 80% 以上的殘余應(yīng)力，避免后續(xù)變形。
機(jī)械校形
對(duì)輕微變形（如平面度偏差＜0.5mm/m），用手工錘擊（墊紫銅棒避免損傷表面）或校形機(jī)（如輥壓機(jī)校平薄板）矯正，錘擊點(diǎn)應(yīng)在焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)（而非焊縫中心）。
振動(dòng)時(shí)效
通過(guò)振動(dòng)設(shè)備對(duì)工件施加低頻振動(dòng)（10-100Hz），使殘余應(yīng)力逐漸釋放，適合大型結(jié)構(gòu)件（如機(jī)床床身），效率高且無(wú)氧化問(wèn)題。
六、特殊場(chǎng)景的針對(duì)性措施
薄板焊接（≤1mm）：采用激光釬焊（填絲焊接，熱輸入更低）代替熔焊，或使用脈沖激光（低占空比），配合惰性氣體保護(hù)（如高純氬氣，流量 10-20L/min），減少氧化導(dǎo)致的不均勻收縮。
異種材料焊接（如鋼與鋁）：控制熱輸入在較低范圍（避免脆性相生成），采用中間層過(guò)渡（如銅箔），并加強(qiáng)工裝固定（兩種材料膨脹系數(shù)不同，易產(chǎn)生應(yīng)力變形）。