机架一般为碳钢、不锈钢钣金 / 方管框架,用于设备底座、机柜、设备机架;
机架激光焊接热输入小、变形小、焊缝窄,但对装配间隙、工装、清洁度要求高;参考标准:ISO15614‑11、ISO13919‑1、GB/T3323。
核心风险点:虚焊未熔合、内部气孔、焊接变形、装配间隙超标、应力裂纹,外观好看不等于内部强度合格。

一、焊前工件与装配要求
1. 待焊区域清理
焊缝两侧≥15mm 去除油污、锈迹、氧化皮、油漆、镀锌层;酒精 / 打磨清理;油污水汽会造成批量气孔、飞溅。
2. 装配间隙(激光焊关键)
- 自熔激光焊:对接间隙≤板厚 10%;薄板尽量≤0.05‑0.1mm;间隙过大直接烧穿、未熔合。
- 间隙偏大可采用光束摆动、填丝激光焊补偿,但不能完全依靠摆动抵消大间隙。
3. 错边量:错边≤板厚 15%,错边过大光斑偏移,侧壁未熔合。
4. 工装夹具
多点刚性压紧,机架框架必须仿形工装锁定,重点立柱、横梁接头位置压紧;必要采用反变形;厚大机架采用对称焊接、分段跳焊,控制收缩变形。
禁止工件自由悬空焊接,否则焊后框架扭曲、对角线超差,后续很难校正。
二、工艺与保护气体
1. 功率、速度、离焦量严格按工艺评定 SOP;换料、修机后必须做首件确认,必要剖切看熔深。
2. 保护气体:碳钢 / 不锈钢常用高纯氩气、氮气;气路无漏气,喷嘴同轴;流量合理,避免气流紊卷空气造成焊缝氧化气孔。
3. 承重机架优先确认熔深要求;全熔透焊缝根部不得未熔合;部分熔透焊缝明确图纸熔深下限。
4. 长焊缝采用分段跳焊、对称施焊,减少整体热变形;先焊主承重焊缝,后焊附属连接板焊缝。
三、外观质量验收(目视 VT)
1. 焊缝成型均匀,宽窄稳定;不允许表面裂纹、开口气孔、连续咬边、塌陷烧穿、断焊。
2. 飞溅:机架外观面飞溅要清理干净;不允许大量顽固飞溅附着。
3. 咬边:承重焊缝咬边深度≤0.2mm,不允许连续长段咬边(应力集中点)。
4. 焊缝表面无明显氧化发黑;发黑严重说明保护失效。
5. 角接、转角位置不能漏焊、虚焊;转角做速度平滑处理,防止拐角烧穿或熔深不足。
❌禁止缺陷:表面裂纹、贯通气孔、烧穿孔洞、连续咬边、漏焊断焊。
四、内部质量(承重机架必须重视)
1. 未熔合 / 虚焊(大隐形风险)
外观焊缝连续,但内部熔深不足,受力直接开裂;机器人激光焊高频出现。
- 重要受力焊缝按要求做UT 超声 / RT 射线检测;
- 小批量首件做剖切金相,确认熔深、有无内部气孔、侧壁未熔合。
2. 气孔:
- 表面不允许开口气孔;
- 内部气孔按标准 ISO13919‑1 执行,密集气孔不允许存在;离散单个气孔按尺寸限值验收。
气孔来源:工件油污、保护气失效、匙孔坍塌。
3. 裂纹:焊缝及热影响区不允许任何裂纹(热裂纹、冷裂纹),一旦出现直接判废。
五、机架整体尺寸与变形控制(机架核心指标)
激光焊热输入小,但框架多焊缝累积收缩依然会变形。
1. 机架长宽、对角线、基准面平面度、垂直度符合图纸;
2. 基准安装面变形、翘曲会造成后续导轨、设备装配困难;
3. 焊后优先工装冷却到位再松夹,禁止焊完立刻松开夹具。
变形超差优先工艺工装优化,不建议大量焊后火焰矫正,容易产生残余应力。
六、力学与工艺验证
1. 新产品 / 换批次必须做焊接工艺评定 WPS;
2. 抽样拉力试验:焊缝断裂优先断母材;焊缝强度不低于母材 85%;断在焊缝属于不合格。
3. 振动、冲击工况机架,必要增加弯曲试验。
七、常见缺陷与原因
1. 虚焊、未熔合:间隙偏大、焦点偏移、焊接速度过快、工件翘曲脱离贴合。
2. 气孔多:焊缝油污;保护气不纯、管路漏气;匙孔不稳定。
3. 咬边塌陷:功率速度不匹配、保护气流量过大紊流。
4. 框架扭曲对角线超差:工装压紧不足、焊接顺序不合理,热应力收缩。
5. 飞溅大:工件表面油污,功率密度过高。
八、现场实操避坑要点
❌只看外观,不核查内部熔深,外观好看内部虚焊,设备运行后断裂。
❌装配间隙过大,寄希望摆动激光弥补间隙。
❌焊前不清理油污,批量气孔。
❌工装简易,不压紧,焊完机架变形超差。
❌承重焊缝不做首件剖切,直接批量生产。