Jusheng

两位外科医生同时进行手术：一位是微创外科专家，仅进行精确的表面缝合，尽量减少损伤。另一位则需要在组织深处进行切口，重建和焊接内部部件。

同样，激光焊接也是一位“材料外科医生”。其“手术”的深度，即熔深，与连接的稳定性和强度直接相关。

本文介绍了焊缝熔深的基本定义、重要性、影响因素、优化方法及维持方法，并结合实际激光焊接工况，解答了理论问题，为定制钣金制造生产提供了实践参考。

核心答案总结

为什么要相信本指南？揭秘 JS 团队的最佳实践

JS精密制造在激光焊接和钣金生产方面拥有超过15年的实际经验，服务于新能源汽车、医疗器械、航空航天等12个行业的客户。

我们的技术人员不仅拥有钢、铝、铜等六种主要材料的焊接经验，还拥有丰富的工艺参数库，可以根据各种需求加工厚度范围为0.3mm-10mm的钣金加工件，并对30多个复杂问题给出了有效的解决方案。

本手册是结合这些运营数据、客户反馈和行业知识的结果，所有这些都有实际项目证实。无论是寻求试点小批量生产的在线钣金制造消费者还是大规模定制钣金制造制造商，本指南都是可靠的参考。

JS 在定制钣金制造方面拥有丰富的经验。请随时告知我们您的需求，我们将提供从设计到生产交付的全程支持。选择我们，享受无忧的精密焊接服务。

超越表面：揭示激光焊接的穿透深度

我们首先需要确定激光焊接熔深的直接定义：

激光束照射到工件后，熔池最深处与工件表面之间的垂直距离。该距离直接决定了焊缝是否能满足钣金加工的要求。

这个熔深主要取决于两种基本的焊接方式，这两种焊接方式在熔深能力和适用性上差别很大，如果使用不当会直接导致焊接失败。

两种核心激光焊接模式的比较：

为什么“深度”如此重要？不仅仅是实力

激光焊接深度的影响不仅在于焊接强度，它还会直接影响工件的性能、安全性和成本。它由三个重要因素决定：

确定结构安全性

对于承重钣金加工件（例如汽车底盘连接器），焊接深度不足会导致焊缝中出现“薄弱点” ，在长期振动下容易开裂。当对厚板零件（例如5毫米碳钢）采用浅熔深热传导焊接时，焊缝无法深入工件内部，在使用过程中极易断裂。

对功能一致性的影响

不同行业的钣金件对深度的要求不尽相同：新能源电池用铜母线要求熔深≥0.6mm，否则电阻过大导致过热；流体输送管道熔深不均匀容易造成泄漏，不符合食品、医疗行业标准。

控制生产成本

穿透深度不足会增加钣金制造成本：薄壁部件的功率输入过多可能很快导致烧穿（废品率 10% 以上），厚板部件的返工会浪费劳动力，使单位成本增加 30%。
“适当的深度”是找到激光焊接质量和成本之间平衡的秘诀。

想要在不牺牲焊缝深度的情况下控制钣金加工价格？JS 能帮您找到成本与质量之间的平衡点。透明的流程和精简的制造流程，让您从沟通到交付，全程掌控。

实现“深度”：影响渗透深度的五个关键因素

为了精确管理激光焊接的穿透深度，应该充分了解以下五个基本因素。

激光功率

• 基本相关性：在其他参数不变的情况下，功率越大，熔深就越深。然而，超过临界值则会导致烧穿和飞溅加剧。
• 实用参考：不同的功率对应特定的铜渗透深度范围，需根据材料厚度选择合适的功率。

不同激光功率下的铜穿透深度（焊接速度1m/min，光束质量BPP = 1.0）

焊接速度

• 核心关系：与穿透深度呈负相关——速度越高，能量输入越少，穿透深度越低，速度越低，容易烧穿，增加金属板的制造成本。
• 提示：生产过程中需要进行小批量试焊，以确定最佳功率和速度组合。

光束质量

• 测量标准：以光束穿透力（BPP）值进行测试。BPP越小，能量越集中，穿透力越深。
• 实用性：在铜焊接中，BPP <0.9 的蓝光激光器比 BPP 为 1.5 的红外激光器的穿透深度可提高 30% 以上，且飞溅更少。JS 加工高要求钣金加工件时，优先选择低 BPP 的设备。

材料特性

• 主要影响因素：材料的反射率和热导率越高，提高穿透深度越困难（例如，铜的红外激光反射率>95％，热导率为401 W/(m·K)，最难焊接）。
• 适应策略：蓝光激光器适用于铜工件。 铝合金工件需要调整功率和速度，以最大程度地减少散热。

保护气体

• 功能和选择：为防止焊池氧化并稳定小孔，氩气（约 1.50 美元/立方米）适用于中功率和低功率水平，而氦气（约 8 美元/立方米）可将穿透深度提高 15%。

从理论到实践：如何优化激光焊接熔深

可以通过系统方法优化穿透深度。以下三种方法适用于大多数钣金制造案例。

参数组合优化

核心技术：以激光功率、焊接速度、焦点位置为参数，多次尝试，在深度、质量、效率的平衡上取得最优组合。

实际成果：确定了最佳0.8毫米铜母线参数后，最终实现了0.7毫米的深度，与反复试验的方法相比，效率提高了40% 。这也减少了浪费，并最大限度地降低了钣金制造成本。

按材料特性选择设备

选择逻辑：根据材料的反射率和热导率选择激光器。对于铜，使用蓝色激光器（吸收率提高至35%）。对于厚铝合金板，采用光束整形系统来提高深度均匀性。

服务优势：在我们的在线钣金制造服务中，JS 预先匹配设备与钣金制造零件材料，以实现成功的一次焊接。

创新工艺技术的应用

关键工艺： “∞”型振荡焊接增加激光接触时间，铜母线深度稳定性由±0.1mm提升至±0.05mm。 “分层焊接”可防止多层组件出现浅焊或烧穿现象。

应用示例：复杂的钣金制造零件可以同时采用两种工艺来满足焊缝深度和外观要求。

JS 精通优化激光焊接深度，并提供在线钣金加工解决方案。只需在线提供您的工件规格，我们将快速设计出开放且交付迅速的解决方案。选择我们，轻松实现最佳焊接深度。

深度一致性：日常维护和校准

日常维护

• 每天清洁光学镜片（以减少能量损失）。
• 每周检查激光功率（偏差超过±5%时进行调整）。
• 每两周检查一次运动系统的精度（位移偏差超过0.02mm需重新调整）。
• 每月检查一次冷却系统（水温20-25°C）。

JS 维护保证

预警系统：设备参数超出规定范围时将自动发出警报，以避免质量风险。

定期检查：每六个月检查10片常用0.8mm铜片的深度一致性，如偏差超过0.1mm，则进行全面检查，将深度偏差控制在±5%以内，降低返工成本及钣金加工成本。

除了定制钣金制造中的焊接，JS还提供设备维护指南。与我们合作，获得专业的全周期服务。

真实案例：新能源汽车电池模块深穿焊接挑战

客户需求和初始痛点

某新能源公司需要焊接10个0.3mm厚度的铝电池结构模块件，关键要求是熔深1.5mm （完全熔透，最多5个），且无焊接变形。

项目挑战

• 材料挑战：铝的热导率为237W/(m·K)，激光能量扩散非常快，很难形成深焊接熔池并达到所需的1.5mm深度。
• 结构风险：钣金加工件不同层之间的接缝间隙≤0.05mm，造成激光能量泄漏，不仅减少了深度，而且增加了孔隙率的风险。
• 温度限制：电池单元对温度敏感。焊接区域温度超过 200°C 可能会损坏单元，并影响电池性能。

JS精密制造解决方案

• 设备选择：选用2000W BPP 1.0红外激光器，并配备光束整形系统，将激光束整形为0.5mm x 1mm的矩形，从而最大程度地增加能量作用表面积，并减少热量耗散。
• 工艺优化：采用“预压+分层焊接”工艺，先对区域施加0.5MPa压力，消除缝隙，再进行三层焊接，每层厚度0.5mm，避免一次焊缝产生极高的温度。
• 温控措施：在焊缝附近设置15℃冷却水道，实时散热，使周围温度保持在180℃以下，保护电芯。

结果

实现了高强度、无飞溅的全熔透焊接，熔深均匀，界面宽度均匀，电阻极低且均匀，充分满足了电池大电流、低损耗的要求，成品率由70%提升至99.5%以上。

如何保证您的产品获得最佳焊接深度？

解释最佳焊接深度的基本标准

完美的焊接深度并非单一的数值，而是性能、稳定性和成本的三重标准。它必须满足工件的功能要求（例如，导电部件的最小电阻，结构部件的最大强度），熔深变化范围≤±0.05mm，减少因参数错误而导致的返工。

这意味着通过结合激光焊接属性和定制钣金制造制造规范来开发清晰的标准框架。

JS 实现完美焊接深度的三大核心能力

合理的材料与设备匹配： JS 使用材料数据库（钢、铝、铜等），根据反射率和热导率的不同，将激光器与工件进行匹配（例如，反射率高的工件使用蓝色激光器）。这样可以正确转换能量，避免因“设备不匹配”而导致焊接深度较浅。

工艺创新与优化：针对高热导率、薄壁等焊接挑战环境，我们开发了“∞形振荡”、 “分层焊接”等工艺，缓解熔池不稳定性，最大​​限度提高焊缝深度均匀性，并拓展至在线钣金制造服务和量产。

科学参数的校准：通过应用实验设计 (DoE)而不是反复试验的方法，我们可以快速调整功率、速度和焦点等参数集，从而节省大量调试时间，甚至焊接深度和材料。

全场景焊缝深度保证支持

JS流程涉及从初始设计到生产中期控制直至生产后维护的整个过程。

小批量订单可通过在线系统轻松比对参数，大批量定制生产则通过自动化生产线管控。此外，我们还提供机床维护指导，防止因长期使用导致焊接深度偏差，确保在任何条件下都能达到理想的焊接深度。

常见问题解答

问题1：为什么高功率有时会造成焊接熔深浅或不稳定？

这通常是由于等离子/蒸汽屏蔽效应造成的。由于持续输出高功率，工件表面会形成大量等离子或高温蒸汽。这些物质就像一道“屏障”，阻挡激光，使其无法有效穿透工件深处，最终导致焊接熔深浅不一或不稳定。

问题2：如何检测和测量焊缝的熔深？

最准确的方法是破坏性金相检测，包括以某种方式切割工件以检查焊缝熔深，并用于精确验证。超声波检测和其他非破坏性方法在工业上更常用，它们不需要损坏工件，更适合批量产品的取样和深度评估。

问题3：激光焊接的最大可能厚度是多少？

这取决于材料、激光源和工艺。单道焊接时，光纤激光器可以焊接厚度为20-30毫米的碳钢和15-20毫米的铝合金。多道焊接或高功率激光器阵列以及理想的工艺，理论焊缝厚度没有最大值。

问题4：为什么激光焊接铜和铝如此困难？

其内在原因有两方面：首先，铜和铝对激光的反射率非常高（铜对红外激光的反射率超过95%），导致能量反射损耗；其次，它们的热导率高，导致热量迅速散发。需要提高功率密度并采用定制工艺才能形成并维持稳定的“针孔效应”。

概括

熔深并非一个绝对数值，而是一个“可控变量”，可以根据钣金加工部件的需求，在灵活的参数范围内进行调整。对于每一位制造从业者而言，掌握激光焊接背后的科学逻辑和优化技术，就是将这门“最锋利的光刃”从技术提升到艺术的境界。

无论您进行小批量生产还是大批量定制生产，如果激光焊接过程中出现熔深问题， JS 都能提供个性化解决方案。我们深知，只有“合适的”熔深才能以最低的成本为您的产品提供最佳质量。