焊缝成形
在现代加工车间与制造生产环节中，各类零件的焊接作业对设备灵活性提出严苛要求。为适配不同零件的个性化焊接需求，焊接设备需具备精准的工艺调节能力。其中，摆动直径的动态调整技术尤为关键 —— 该技术无需改动光学配置或高焦光束参数，即可实现焊接宽度与熔深的灵活控制。
在恒定能量输入的工况下，摆动幅度与焊缝成形存在显著关联。当摆动幅度逐渐增大时，焊缝截面形态会发生规律性转变：从传统的钉子头状，逐步过渡为规整的矩形（详见图 4）。这种可量化的工艺调控特性，为焊接横截面的定制化设计提供了可能。以高功率电池组的电池连接器焊接为例，通过扩大摆动直径，能够有效拓展焊接接触面积，不仅大幅降低焊接接头的电阻，还能显著提升机械连接强度，从而保障电池组的电气性能与结构稳定性。
图4：通过用 D30摆动焊接头调节摆动幅度（线性模式），来获得想要的焊缝形状。
图 5 展示了在功率 400W、光斑直径 200μm 的条件下，摆动幅度变化对 SS304 材料焊接效果的影响。从图中清晰可见，随着摆动幅度的调整，焊接过程实现了从熔深焊模式向热导焊模式的平滑过渡。
在复杂路径焊接及焊接方向改变的工况中，环形摆动运动模式展现出独特优势，能够实现最佳的焊接效果。当面临铜铝等异质材料的重叠焊接时，熔深控制成为关键技术。通过精准调节熔深，可有效控制材料的稀释率：通过浅熔化下层金属薄片，不仅能最大限度减少熔融材料的用量，还能抑制金属间化合物的产生，从而保障焊接接头的性能与可靠性。
图5：摆动幅度对焊接过程的影响
传统激光焊接对零件装夹精度和接头准备要求极高，然而实际生产中，待焊零件往往难以达到理想装夹状态。光束摆动技术为此提供了创新性解决方案 —— 该技术通过动态调整光束路径，显著降低了对零件装夹精度的依赖，其可接受的焊缝间隙与偏移量达常规激光焊接的 2-3 倍。这一特性使其在复杂装配场景中极具应用价值，例如热交换器制造中的管材与板材焊接，以及边缘加工质量欠佳零件的焊接修复。
面对焊接间隙问题，大尺寸静态光斑的焊接方案常因需要高功率激光支持而受限，此时光束摆动技术成为更优选择。不过，当焊缝间隙显著超过基体材料厚度时，单一摆动技术可能无法完全避免填充不足的问题。值得关注的是，该技术与多模激光器具有良好的适配性，并且在工程实践中已成功验证：将光束摆动与填丝工艺相结合，在 304 钢板焊接中，即便存在 1mm 的焊缝间隙（见图 6），依然能够通过额外填充材料，实现装夹位置不理想零件的高质量焊接，形成满足工艺标准的焊缝结构。
长脉冲焊接
在激光焊接领域，连续波（CW）焊接与脉冲焊接呈现出显著的工艺差异。连续波焊接仅需突破一次材料对激光的吸收障碍，而脉冲焊接中，每个激光脉冲均需独立完成这一过程，要求脉冲能量必须在下一个脉冲到来前充分耦合至材料内部。在传统静态脉冲焊接工艺中，为实现理想的焊接效果，常需对单个脉冲进行复杂的波形整形；然而，精准调控脉冲轮廓、能量幅值与曝光时间之间的平衡关系，始终是制约焊接质量的技术难点。摆动焊接技术凭借其独特的工艺优势，在连续激光器与脉冲激光器中均展现出良好的适用性，尤其在毫秒级准连续光纤激光器的应用场景中效果显著。该技术通过构建动态连续的焊接过程，使激光束在每个脉冲周期内产生大幅位移，从而形成近似连续的稳定焊缝。
图 7 所示为摆动频率 600Hz、脉宽 20ms 的长脉冲焊接过程。在单个脉冲持续期间，激光束完成 12 次旋转运动，通过灵活调节焊接线速度与激光重复频率，可实现圆形点焊或线性焊接模式的自由切换。基于逐脉冲的线性焊接方式，即便在低平均功率条件下，依然能够实现铜、铝等金属的高质量焊接，这一特性对于热敏元件的焊接作业至关重要。此外，在脉冲交替引发的凝固 - 再熔化循环过程中，摆动焊接技术有效规避了气孔、飞溅等常见焊接缺陷，且相较于传统脉冲焊接，其加工效率得到显著提升。
图7：脉冲激光焊接
微脉冲焊接
随着消费电子产品与医疗设备功能集成度不断提升，业界对异质金属焊接技术的需求日益迫切。在设备微型化趋势下，焊接工艺面临严苛挑战——需以超高精度完成厚度150μm及以下金属箔的连接。传统异质金属箔焊接技术因界面易生成脆性金属间化合物，严重削弱焊缝延展性；即便采用摆动焊接技术，配合连续激光或毫秒脉冲激光施焊，仍难以突破工艺瓶颈。采用微秒至纳秒级脉冲激光焊接技术，通过小剂量能量的快速释放，结合峰值功率提升，可显著提高金属熔化效率并实现稳定焊接。研究表明，使用脉冲宽度在100ns-1.5μs区间的激光焊接异质金属箔，不仅能获得优异的焊接强度，还能实现焊缝背面无痕迹的效果，其高效性与美观性已达到市场应用标准。这一创新技术极大拓展了异质金属焊接的工艺选择，涵盖单模连续激光器、毫秒准连续激光器等多种设备类型。图8展示了100μm厚不锈钢与125μm厚铝的针脚式点焊效果。得益于精准的熔深控制，焊接外观达到极高水准；80mm/s的高速线性焊接速度确保了牢固的冶金结合。基于高速、高重复频率光纤激光器的应用，焊接过程中的热输入被有效控制在最低限度，既保证了焊缝的美观性，又彻底解决了薄金属箔焊接变形的难题。
图8：用高重复频率短脉冲实现微匙孔焊接
未完待续......