相对于使用更传统的
光纤传输激光/机器人系统来说，采用装备高功率CO2激光器和扫描头的远程焊接系统（RWS）增加了焊接的循环时间。因为CO2激光远程焊接系统到工件之间的光束
焦距超过800mm，完全可能降低焊接循环时间，原因是扫描系统的镜片移动速度可超过700米/分钟（见图1）。而且，RWS的
传感器能自动测量和工件之间的焦距，使得改变并检查焊接模式及定位数据变得简便。
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6&Dvp1`m B`F82 _O 然而，采用RWS后，保护气体的应用成为了问题——通常在CO2激光束功率超过3kW时必须使用保护气体，而且应用保护气系统变得很困难。因此，在一项近期的研究中，对800Mpa级高强度钢板进行RWS焊接，我们对影响焊珠外形和穿透的因素进行观察，从而相应决定是否使用保护气。同样被研究的还有那些对汽车零部件强度产生影响的
参数。
l 3K8{HY Lk9>7xY 研究最优的状况
.% rR ttnXEF 在该项研究当中，将进行SPFC 780 1.2mm厚度的钢板的焊接。采用的
激光功率在3～4.8kW，移动速度为2.4、2.8和3.2米/分钟，以观测熔化区域在有/无保护气体的情况下受等离子体影响程度。产生的缝焊长22mm，氦气流速为25升/分钟。如图2所示，这种气体由一个循环喷气孔传输。
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,&=`T 7i rd )) H 应用的功率越高，熔化区域越难成形，这取决于是否存在保护气体。由于不采用保护气体时过程变得不稳定，更高光束能量的穿透也更少。有趣的现象是焊接宽度会随着焊接速度的增加而增加，穿透率提高。表1显示了有/无保护气体的情况下采用4.8kW激光得到的焊珠外形和穿透率情况。
Z@ kC28 |DW'RopM 在该过程中，RWS相比其他种类的激光系统更容易受到环境的影响，因为CO2激光具有长焦距，因此每部分计算出的区域需要通过观察以获得熔化外形的精确数据（见图4）。当对每个部分进行分析时，整个过程的穿透率和焊接宽度存在不同。因此，我们发现保护气体对于穿透率和焊接宽度能产生影响，原因是它能起到稳定流程的作用。
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)9r%% # EV FfXv^ 总体来说，观察到的应力峰值在2.8米/分钟，除了一些例外情况；我们的结论是重复焊接带来的应力同穿透率之间并无太大联系。因为更低的焊接速度，通常能获得更好的穿透效果。应力载荷可能不会直接和穿透焊接宽度成比例关系（见图5）。为了得到更精确的数据，需要对熔化区面积而非焊接宽度进行比较。应力载荷所带来的好处在于能增加焊接宽度。
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fF("c6: w( .F2nF8 尽管无保护气体会造成应力载荷值的略微升高，但保护气体在4.8kW的焊接过程中是必须的。在该情况下，除非使用保护气体，否则该过程将变得不稳定，穿透值也会太低（见图6）。
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^ 这里所描述的RWS焊接工艺从2006年开始就被用于焊接汽车
保险杠（见图7）。通常保险杠是采用
电阻点焊、CO2电弧焊或冷
金属过渡焊来完成的。选用激光是因为它降低了循环时间，减少了材料成本，并提高了应力载荷值。我们计划研究RWS在其他汽车零部件加工中的应用。
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":' 研究结论
F9\Ot^~ -y?Z}5-rs 通过这项研究，我们可以得到一些结论。首先，保护气体对于光束功率大于4.8kW的保险杠焊接工艺来说是必不可少的。在缺少保护气体的情况下，该工艺会变得不稳定，并会出现焊珠缺陷。当对钢板（SPFC 780 1.2t）进行叠焊时，熔化的外形在不同截面各不相同。因此，为了得到更加可靠的数据，计算熔化区域面积是很有必要的。
0*?XQV@ Y:,R7EO{! 除了以上提到的这些，应力载荷值在中速焊接时通常是很高的。所以穿透率不会影响到重叠处的质量。而当采用保护气时，高功率
激光束的焊接工艺非常稳定。因此为了得到完全穿透效果和稳定的焊接质量，保护气体非常关键。
0JNOFX ?+5 {HFx （作者：M. J. Song，B. H. Jung 来源：Industrial Laser Solutions）
