详解激光焊接技术
激光焊接技术名词解释
激光焊接技术名词解释
激光焊接：一种利用激光能量将物体的两个或者多个部分连接在一起的焊接技术。
激光器：发出激光束的装置，是激光焊接系统的核心部件。
焊接速度：激光焊接中激光头移动的速度，影响着焊接的效率和质量。
功率密度：激光焊接中单位面积上激光功率的大小，通常以瓦/平方毫米表示。
熔深：激光焊接时，激光能量使焊缝下部金属熔化的深度。
以下是一些常见的激光焊接技术名词解释：
•激光聚焦：将激光束聚集到一个小点，提高激光功率密度。
•传输光纤：将激光能量从激光器传输到焊接头的光纤。
•焊缝：两个或者多个物体连接部分之间的空隙。
•气体保护：在激光焊接过程中，使用惰性气体或者活性气体保护焊接区域，防止氧化或者污染。
•融池：激光焊接时，金属部分熔化形成的液态区域。
激光焊接技术原理及工艺分析
激光焊接技术原理及工艺分析激光焊接技术是一种高效、高精度、无污染的焊接工艺。
它采用激光束对金属材料进行瞬间加热，使其熔融并冷却凝固，从而实现焊接目的。
激光焊接技术在工业生产中应用广泛，可以焊接不同种类的金属材料，包括硬质合金、不锈钢、铜、铝等。
下面我们将重点讲述激光焊接技术的原理及工艺分析。
激光是一种高能、单色、单向聚焦的光束。
激光束可以在不进入空气的情况下穿过光学器件，并聚焦到一个极小的点上，这个点的能量密度非常高。
通过调节激光束能量密度和焦距，可以实现对金属材料的精确加热，从而实现激光焊接。
激光焊接主要由以下几个步骤组成：1. 准备工作：首先需要准备好待焊接的金属材料，并将其放置在焊接工作台上。
此外，需要准备好激光焊接机及其控制系统，并对其进行调试。
2. 焊接加热：可以采用两种方式进行加热——连续加热和脉冲加热。
连续加热可以使金属材料加热至其熔点以上，从而使其融化。
脉冲加热则会使金属材料在极短的时间内达到很高温度，从而使其物理性质发生变化。
3. 熔化金属材料：在金属材料加热到一定温度之后，其表面开始熔化，形成一定深度的液态金属池。
焊接操作员需要通过控制激光焊接机的参数来确定焊接池的深度和宽度，以及焊接速度。
4. 冷却凝固：当液态金属池达到所需深度和宽度时，需要停止焊接加热，并保持金属材料在一段时间内处于液态状态，以保证焊接良好。
随后，液态金属池逐渐冷却，变成固体状态。
在此过程中，操作员需要缓慢地将激光焊接机向焊接头移动，以使焊接接头均匀冷却。
激光焊接技术的优势与传统的电弧焊接、气体保护焊接等焊接技术相比，激光焊接技术具有以下优点：1. 高效：激光焊接机的功率可以调节，可以快速、高效地完成焊接任务。
2. 高精度：激光束通过聚焦可以形成非常小的焊接池，从而实现高精度焊接。
3. 无污染：激光焊接技术不需要电极和填充材料，可以防止在加热过程中产生大量的废气和废料，从而避免对环境造成污染。
4. 可焊接多种材料：激光焊接技术可以焊接各种不同种类的金属材料，包括硬质合金、不锈钢、铜、铝等。
激光焊接工艺和应用技术
激光焊接工艺和应用技术引言激光焊接是一种高精度、高效率的焊接技术，通过激光束的聚焦实现金属材料的精确熔化和连接。
激光焊接工艺和应用技术已经在许多领域得到了广泛应用，包括汽车制造、电子设备、航空航天等。
本文将介绍激光焊接的基本原理、工艺流程和应用技术。
激光焊接的原理激光焊接是利用激光的高能量密度和高聚光性，通过激光束的照射使金属材料局部熔化和连接的焊接技术。
激光束经过透镜的聚焦，使激光功率密度在焦点位置达到一个很高的数值，从而使金属材料局部加热到熔化温度。
通过控制激光束的照射时间和位置，可以实现金属材料的精确焊接。
激光焊接的工艺流程激光焊接的工艺流程包括准备工作、参数设定、焊接操作和焊后处理。
准备工作在开始激光焊接之前，需要先对焊接材料进行准备工作。
这包括清洁焊接表面、去除氧化物等操作，以确保焊接质量。
参数设定在进行激光焊接时，需要设置一系列的参数，包括激光功率、焦距、焊接速度等。
这些参数的设定会影响焊接的质量和效率。
焊接操作激光焊接的操作需要一定的技术和经验。
操作人员需要根据焊接要求和参数设定进行操作，保证焊接的质量和一致性。
焊后处理焊接完成后，还需要进行焊后处理。
这包括焊缝清理、焊接部位的处理等操作，以确保焊接部位达到预期的要求。
激光焊接的应用技术激光焊接技术在许多领域得到了广泛应用。
汽车制造在汽车制造中，激光焊接被广泛应用于车身焊接和零部件焊接等领域。
激光焊接可以实现对汽车焊接质量的控制，提高生产效率和产品质量。
电子设备在电子设备制造中，激光焊接常被用于焊接电子元件和连接电路板等工作。
激光焊接可以实现对微小焊接点的精确焊接，提高产品的可靠性和性能。
航空航天在航空航天领域，激光焊接被广泛应用于航空器的制造和维修。
激光焊接可以实现对复杂结构的焊接，提高航空器的结构强度和整体性能。
结论激光焊接是一种高精度、高效率的焊接技术，已经在许多领域得到了广泛应用。
掌握激光焊接的工艺流程和应用技术，对于提高焊接质量和效率具有重要意义。
激光焊接技术原理及工艺分析
激光焊接技术原理及工艺分析激光焊接技术是一种利用激光高能密度、高能量流密度和高聚焦能力进行焊接的先进技术。
相比传统的电弧焊接和气体保护焊接，激光焊接具有更高的焊接速度、更小的热影响区和更高的焊接质量。
其原理是利用激光器将功率较高的激光束聚焦到焊缝上，使焊缝处的材料迅速加热并熔化，然后冷却凝固形成焊接接头。
激光焊接技术包括传统连续激光焊接和脉冲激光焊接两种。
传统连续激光焊接是将连续激光束聚焦到焊缝上，通过连续的加热和冷却过程实现焊接。
脉冲激光焊接则是利用脉冲激光束进行焊接，激光脉冲的能量和时间可以根据焊接工件的要求进行调整。
传统连续激光焊接的工艺参数主要包括焦距、聚焦点直径、激光功率和焊接速度等。
焦距决定了激光束在焊缝处的聚焦程度，聚焦点直径决定了激光束的功率密度，激光功率决定了焊接速度，焊接速度决定了焊接质量。
脉冲激光焊接的工艺参数主要包括脉冲能量、脉冲宽度和脉冲频率等，这些参数可以根据焊接工件的要求进行优化。
激光焊接的工艺分析主要包括焊接过程的数值模拟和实验验证。
通过数值模拟可以预测焊接过程中的温度分布、固相扩散、相变和应力变形等物理过程，通过实验验证可以验证数值模拟结果的准确性。
工艺分析的目的是找出最优的焊接工艺参数，以获得最佳的焊接质量和生产效率。
激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子电器和光电子等领域得到了广泛应用。
激光焊接可以实现对薄板、薄壁件和复杂结构的焊接，焊缝质量好，焊接速度快，适用于大批量生产。
激光焊接还可以实现金属与非金属的焊接，如金属与陶瓷、金属与塑料的焊接，这在传统焊接技术中是难以实现的。
激光焊接技术是一种高效、高质量的焊接技术。
通过优化工艺参数和进行工艺分析，可以进一步提高激光焊接的质量和生产效率，推动激光焊接技术的发展和应用。
激光焊接技术
激光焊接技术激光焊接技术是一种新型的高精度、高效率的焊接技术，可以在材料表面形成高能量密度焊缝，并将材料熔化焊接在一起。
激光焊接技术的特点是焊接速度快、效率高，焊缝形状优美，自动化程度高，质量可靠，广泛应用于航空、航天、军工、汽车、电子等领域。
一、激光焊接技术原理激光焊接技术是利用激光器将高能量密度的激光束集中在焊缝上，使材料熔化、熔池形成、冷却凝固而实现焊接的一种先进的现代化焊接方法。
激光束是由半导体激光器或固体激光器通过电子控制系统控制光束形状和作用时间发射出来的。
激光焊接的过程主要包括：激光束的聚焦、能量传递、熔化和混合、物质传递、凝固、焊缝形成。
二、激光焊接技术的发展激光焊接技术的发展主要经历了三个阶段：第一阶段：激光器材料的发展阶段，20世纪60年代，激光器材料逐渐成熟，发展起了高质量的氦氖和二氧化碳激光器。
第二阶段：焊接技术发展阶段，20世纪70年代，随着激光器的发展和材料科学的进步，激光焊接技术出现并得到了发展。
激光焊接技术的应用范围不断扩展，新型激光器的发展也为激光焊接技术的发展提供了更加先进的技术支持。
第三阶段：新技术的发展阶段， 20世纪80年代，多光子激光焊接技术、激光力学碎片技术、光纤激光传输技术等激光技术新技术的产生，为激光焊接技术的提升和发展提供了新的方向和思路。
三、激光焊接技术的应用激光焊接技术广泛应用于各种材料的焊接中，如金属材料、塑料材料、陶瓷材料等。
特别是对于高难度、高要求的应用领域，如修复设备、航空、航天、军工、汽车、电子、仪器、5G通信等领域的应用，激光焊接技术具有独特的优势。
四、激光焊接技术的优点1、激光焊接技术的焊缝成型放心，无需表面处理，可以达到密封、抗剪强度高等特点。
2、激光焊接技术的深度可以向内渗透，从而保证长时间有效的连接，无需二次处理。
3、激光焊接技术的低热影响区，焊接过程中的热量非常集中，对焊接件的影响很小，可以减轻变形。
4、激光焊接技术的可靠性高，通过电脑控制，可以达到一定的自动化程度。
激光焊接技术
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图3.1 激光焊接的零件
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3.2 激光焊接原理
激光焊接常用的激光光源是气体CO2激光器和固体 YAG激光器，依激光器输出功率的大小和工作状态， 激光器工作的方式有连续输出方式和脉冲输出方 式。被聚焦的激光光束照射到焊件表面的功率密 度，一般在104～107W/cm2。其焊接的机制也因功 率密度的大小，区分为激光热传导焊接和激光深 熔焊接。
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图3.6 激光焊接头的实物照片
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3.3.2 激光焊接主要参数的选择
一、激光功率
激光功率的大小是激光焊接技术的首选参数，只 有保证了足够的激光功率，才能得到好的焊接效 果。
激光功率较小时，虽然也能产生小孔效应，但有
时焊接效果不好，焊缝内有气孔，激光功率加大
时，焊缝内气孔消失，因此激光深熔焊接时，不
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激光深熔焊接依靠小孔效应，使激光光束的光能 传向材料深部，激光功率足够大时，小孔深度加 大，随着激光光束相对于焊件的移动，金属液体 凝固形成焊缝，焊缝窄而深，其深宽比可达到12： 1。激光深熔焊接需要足够高的激光功率，但几百 瓦的CO2激光器，当激光模式好时，也能产生小孔 效应，这是因为基模光束聚焦后能够获得高功率 密度。
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3.2.2 激光深熔焊接
与激光热传导焊接相比，激光深熔焊接需要更高的 激光功率密度，一般需用连续输出的CO2激光器， 激光功率在200～3000W的范围。激光深熔焊接的机
制与电子束焊接的机制相近，功率密度在106～
107W/cm2的激光光束连续照射金属焊缝表面，由于
激光焊接技术简要介绍
激光焊接技术介绍激光焊接是利用激光的辐射能量来实现有效焊接的工艺，其工作原理是：通过特定的方式来激励激光活性介质(如CO2和其他气体的混合气体、YAG钇铝石榴石晶体等)，使其在谐振腔中往复振荡，从而形成受激辐射光束，当光束与工件接触时，其能量被工件吸收，在温度达到材料熔点时便可进行焊接。
激光焊接可分为热传导焊和深熔焊，热传导焊的热量通过热传递向工件内部扩散，只在焊缝表面产生熔化现象，工件内部没有完全熔透，基本不产生汽化现象，多用于低速薄壁材料的焊接;深熔焊不但完全熔透材料，还使材料汽化，形成大量等离子体，由于热量较大，熔池前端会出现匙孔现象。
深熔焊能够彻底焊透工件，且输入能量大、焊接速度快，是目前使用广泛的激光焊接模式。
激光焊接的好处:①采用激光焊接可以获得高质量的接头强度和较大的深宽比，且焊接速度比较快。
②由于激光焊接不需真空环境，因此通过透镜及光纤，可以实现远程控制与自动化生产。
③激光具有较大的功率密度，对难焊材料如钛、石英等有较好的焊接效果，并能对不同性能材料施焊。
④可进行微型焊接。
激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中激光焊接的缺点:①激光器及焊接系统各配件的价格较为昂贵，因此初期投资及维护成本比传统焊接工艺高，经济效益较差。
②由于固体材料对激光的吸收率较低，特别是在出现等离子体后(等离子体对激光具有吸收作用)，因此激光焊接的转化效率普遍较低(通常为5%～30%)。
③由于激光焊接的聚焦光斑较小，对工件接头的装备精度要求较高，很小的装备偏差就会产生较大的加工误差。
激光焊接对人有害吗?焊接机发出的激光的不可见性和能量太高，非专门人员别去接触激光源，否则很危险。
另外激光也属于电磁波，但是焊机用的激光波长都很大，所以没有紫外线之类短波长光波的辐射危害。
焊接过程中会产生许多气体，但大多是惰性气体，没啥毒性，但也要看焊接材料的不同区别对待，最好做好防护措施，减少气体吸入。
激光焊接方法
激光焊接方法激光焊接是一种焊接方法，它利用一种有限多个射束形成的激光来加热金属材料，通过其凝聚力实现焊接。
激光焊接比传统焊接方法具有许多优点，如更高的焊接速度、对被焊物的均匀性和无缺陷性以及更高的精度等等。
激光焊接的原理激光焊接原理是将一个或多个激光束聚焦到被焊物，产生的高温使被焊物的表面封闭，形成一个连接。
这是通过瞬时的高温加热被焊物，使其表面汽化，并形成一个封闭的表面，然后两个表面之间形成一个连接，从而实现焊接。
激光焊接有能够持续加热及脉冲激光加热两种方法，其中脉冲激光加热在一般条件下更常用。
激光焊接技术特点激光焊接避免了传统方法需要使用焊接材料的过程，激光焊接无需焊接材料，因此该工艺可以节省材料成本和时间成本，焊缝的有效封闭性也比传统焊接方法更好，在一定程度上减少了耗能。
激光焊接还具有操作简单、适用范围广泛等特点，能够实现对各种金属材料、非金属材料和半导体材料的加工。
激光焊接前、中、后处理激光焊接前处理：金属表面清洁有助于提高连接的结合力度。
焊接前要求金属表面清洁，在准备焊接工件的表面上没有油污、污垢、氧化物层。
激光焊接中处理：激光焊接中处理的最重要的是聚焦激光，聚焦激光的质量则是决定焊接结合力的主要因素。
激光焊接的焊接深度大小与焦点的位置有关，在激光焊接中，焊接深度大小对焊接质量有着非常重要的影响。
激光焊接后处理：焊接后需要进行焊接表面整理，磨削等操作。
焊接后处理的主要目的是除去焊接接头的杂质，减少和抚平焊缝表面，并使焊接接头的结构特性达到设计要求。
激光焊接质量检测激光焊接质量检测的目的是检测激光焊接过程中构成缺陷的原因，及时发现和消除焊接缺陷，确保焊接接头的质量。
常用的焊接质量检测方法包括磁粉检测法、显微镜检测法和微观失效分析等。
激光焊接应用激光焊接应用于电子、电子设备、机电一体化产品的制造，具有精度高、焊接速度快等优点，这些产品都需要较高要求的焊接精度，而激光焊接能够满足这一要求。
此外，激光焊接还可用于航空航天、高速公路、高级医疗等领域，能够提高生产效率，提升产品质量。
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详解激光焊接技术
一、激光基本原理
1、LASER是什么意思
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅)的英语缩写。
2、激光产生的原理
激光——“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质，使介质内部原子的电子获得能量，受激而使电子运动轨道发生迁移，由低能态变为高能态。
处于激发态的原子，受外界辐射感应，使处于激发态的原子跃迁到低能态，同时发出一束光；这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致，此时的光为受激辐射光。
为了得到高能量密度、高指向性的激光，必须要有封闭光线的谐振腔，使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡，进而提高光强，同时提高光的方向。
含有钕（ND）的YAG结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为1.064um 的近红外光。
这种光束在微弱的受激发情况下，也能实现连续发振。
YAG晶体是宝石钇铝石榴石的简称，具有优异的光学特性，是最佳的激光发振用结晶体。
3、滋光的主要特长
a、单色性―激光不是已许多不同的光混一合而成的，它是最纯的单色光（彼长、频率）
b、方向性―橄光传播时基本不向外扩散。
c、相千性－－徽光的位相（波峰和波谷）很有规律，相干性好。
d、高输出功率一用透镜聚焦激光后，所得到的能量密度是太阳光的几百倍。
二、YAG激光焊接
激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。
通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。
常用的激光焊接方式有两种：脉冲激光焊和连续激光焊。
前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。
后者主要用于大厚件的焊接和切割。
1、激光焊接加工方法的特征
A、非接触加工，不需对工件加压和进行表面处理。
B、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。
C、短时间焊接，既对外界无热影响，又对材料本身的热变形及热影响区小，尤其适合加工高熔点、高硬度、特种材料。
D、不需要填充金属、不需要真空环境（可在空气中直接进行）、不会像电子束那样在空气中产生X射线的危险。
E、与接触焊工艺相比．无电极、工具等的磨损消耗。
F、无加工噪音，对环境无污染。
G、微小工件也可加工。
此外，还可通过透明材料的壁进行焊接。
H、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。
I、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。
J、很容易搭载到自动机、机器人装置上。
K、对带绝缘层的导体可直接进行焊接，对性能相差较大的异种金属也可焊接。
2、脉冲激光焊接的机理
脉冲激光焊接可分为传热溶化焊接和深穿入熔化焊接
传热溶化焊接是指当激光束照射到材料的表面上时，材料吸收光能而加热熔化。
材料表面层的热以传导方式继续向材料深处传递，直至将两个待焊件的接触面互溶并焊接在一起。
深穿入熔化焊接是指当更大功率密度的激光束照射到材料上时，材料被加工熔化以至气化，产生较大的蒸汽压，在蒸汽的压力的作用下，溶化金属被挤在周围使照射处（熔池）呈现出一个凹坑，随着激光束的继续照射，凹坑越来越深，并穿入到另一个工件中。
激光停止照射后，被排挤在凹坑周围的溶化金属重新流回到凹坑里，凝固后将工件焊接在一起。
这两种激光焊接机理，与功率密度、照射时间、材料性质、焊接方式等因素有关。
当功率密度较低、照射时间较长而焊件较薄时，通常以传热溶化机理为主进行。
反之，则是以深穿入熔化机理为主进行。
三、工艺特点及其影响因素
1、激光的投入能量密度。
调整激光照射能量密度的方法主要有：
A、调整激光输出能量（调整激发电压）
B、调整光斑大小（调节出射焦距）
C、改变光斑中的能量分布（改变光纤类型：峰形输出型——GI型光纤、梯形输出型―SI型光纤）
D、改变出射脉冲的宽度和波形
2、材料反射率
大多数金属在激光开始照射时，会将大部分激光能量反射掉，所以，焊接过程开始的瞬间，要相应提高光束的功率。
采用脉冲激光缝悍二艺时，可以通过接入引弧板来保证整个焊接段的品质一致性。
当金属表面开始熔化或汽化后，其反射率迅速降低。
四、影响材料对激光束吸收的主要因素
1、温度
室温时金属材料两激光的吸收率一般在20℃以下；当金属温度达到烙点产生熔融和气化后吸收率上升到40~50%；当接近沸点时吸收率可高达90%。
材料的直流电阻率
材料对激光的吸收率与材料的直流电阻率的平方根成正比、与激光彼长的平方根成反比关系。
2、激光束的入射角
入射角越大，吸收率越小。
当激光垂直于金属表面照射时，金属对激光的吸收率最大。
但通常为了保护激光出射镜头，需要维持一定的入射角。
村料的表面状态为了低反射率，可在金属表面涂上薄薄一层全属粉，但两者必须是能够形成合金的。
如饭、金、银可覆盖薄锐层，此时在同样熔深的情况下，焊接所需的能量大约为原来铜、金、银所需的四分一。
3、聚焦性和离焦量
品质优良的YAG激光焊接装置，其聚焦性（光斑大小）是通过装置本身的光路同轴精度、输出光纤和出射头的成像比等来保证。
以激光出射焦点正好落在工作上面时的位置为零。
离焦量是指焦点离开这个零点的距离量。
焦点位置超过零点位置时叫负离焦（焦点深入到工件内部），其距离值为负离焦量。
反之，焦点不到零点的距离数值为正离焦量。
要获得较大的熔深，可将焦点位置选择在工件内部某一位置上，即采用负离焦量进行焊接。
4、焊接的穿入深度
脉冲激光焊接时，主要是以传热熔化方式进行的。
激光束本身对金属的直接穿入深度是有限的，其主要取决于材料的导温系数（导温系数大的则穿入深度大），而不是激光器的功率大小。
五、维护及保养
1、消耗品的更换
纯水、离子交换树脂、水过滤器、励起灯、保护镜片
2、点检
A、激光发振调整
B、激光入射调整
C、光纤入射调整
D、能量平衡调整
六、焊接品质检查
焊接品质的检验，一般有目视检验和破坏性检验两种方法。
目视检验是对图1所示的各个项目进行检验。
若利用显微（镜）照片进行金相检验，则需切断提取出焊接熔核部分并研磨腐蚀（见图2所示）。
但是，若只经过外观检验就下结论则还不充分，请务必进行一下破坏性实验。
破坏性检验通常是进行撕开实验，如图3、4所示，撕开焊接母材进行确认（一侧出现圆形孔洞，另一侧出现钮扣状残留物）
另外，也有利用拉伸仪进行拉伸强度检验的方法。
七、品质保证手段
电阻点焊方法虽然是最适合于大量生产的焊接手段，但是若品质管理不当就会引起巨大的损失。
目前，由于无法实现在线非破坏性焊接品质检验，因此有必要加强对品质保证的管理。
1、压力检测
焊接发热量受电极与工件间的接触电阻的影响极大。
焊接过程中，压力必须保持不变，因此有必要经常用压力测试仪对焊接
2、电极研磨
焊接次数的增多，会使电极表面磨损加重。
电极表面粗糙会引起飞溅和造成工件表面出现糙痕，影响工件外观，因此有必要多准备些研磨好的电极，根据焊接次数适当地更换电极。
使用新电极之前先用作废的工件进行调试为好。
3、电极过热
电极过热不仅会缩短电极的寿命而且会导致工件焊接品质不均一。
4、工件精度
因忽略了工件厚度、镀层厚度、金属成分等的变化而导致焊接不良品出现的现象时有发生。
工件本身的品质是否安定也是影响焊接品质的重要因素。
5、电流监测
电流监测对焊接是必不可少的。
影响电流变化的因素主要有：电源电压的波动、焊接机超载使用而引起的过热使电流输出减少、工件接触不良导致电流减少、焊接机性能不良等。
为了防止上述原因引起的不良焊接结果，很有必要经常对焊接电流进行监测。
若能确保对焊接电流的监测，则可较容易地发现其他影响焊接品质的因索之变化原因，从而进一步提高焊接品质的信赖性。