激光焊接工藝的現狀與發展

辜帥宇

（湖南省長沙市雅禮中學，長沙 410007）

激光焊接工藝的現狀與發展

辜帥宇

（湖南省長沙市雅禮中學，長沙 410007）

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密的焊接方法，激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方向之一。激光焊接和傳統電弧焊的最大區別就是它們的熱傳導方式不同。目前，激光焊接工藝已經在航天、武器、船舶、汽車、壓力容器、民用及醫用等領域得到了廣泛使用。

激光焊接工藝；現狀；發展

當前的焊接方法主要以激光焊接工藝為主，它有很多優點，例如焊接部件變形幾率小，焊接深度與寬度的比高，不易給部件造成大面積的影響等，所以激光焊接的質量要遠遠比傳統焊接的質量好，這一特點使激光焊接工藝越來越受到歡迎，也得到了廣泛應用。激光還可以用于碳鋼、低合金高強度鋼、不銹鋼、鋁合金和鈦合金等材料的焊接。目前已應用于多個領域，如航天設備、武器裝備、船舶建設、汽車部件及醫療設備等。

1　激光焊接的原理和工藝

1.1激光器的分類

焊接按激光可以分成二氧化碳激光（CO2）以及摻釹釔鋁石榴石晶體（Nd：YAG）。CO2和Nd：YAG激光都是人的肉眼不能看見的紅外光。近紅外光是Nd：YAG激光產生光束的原理，熱導體可以全部吸收這種波長的光，在大部分的金屬上這種光的反射率是為20%～30%。紅外波的光束被標準的光鏡聚焦成直徑為0.25mm的光。遠紅外光是CO2激光的主要光束，它的波長是10.6μm，在大部分的金屬上這種光的反射率是80%～90%，用特殊的光鏡把其聚焦變為直徑0.75～0.1mm的光束。

1.2激光的焊接原理

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。20世紀70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬熱傳導型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨特的優點，已成功應用于微、小型零件的精密焊接。激光焊接和傳統電弧焊的最大區別就是它們的熱傳導方式不同。影響材料激光焊接的兩個指標分別為熱傳輸效率、熔化效率。激光焊接分為傳導焊與深熔（小孔）兩種方式。傳導焊是在熔池表面進行，而深熔是被激光束穿透成孔，這是方式上最主要的區別。

在激光焊接中，最為關鍵的是光束焦點的位置。只有焦點在最佳位置的范圍內才可以保證得到最大的熔深以及最好的質量，而實現這一切的前提就是在一定激光功率和焊接速度下進行焊接。在進行激光焊接時，要設計專門的工具夾住部件，達到其穩定性，才不會對焦點的位置產生影響。激光焊接的質量直接受夾具是否合適的影響。

2　激光焊接的應用及新激光焊接技術

很多類型的材料都是通過激光焊接實現連接的，而且激光焊接有許多比傳統熔焊工藝更具優勢的地方。在航空和汽車業中只能使用激光焊接工藝。實施局部微小范圍的加熱是激光加工的另一優勢，這一特性讓它可以焊接印刷電路板一類的電子部件，激光在電

汽車制造業早已開始使用激光焊接工藝，在車身激光焊接方面，吳強做了大量研究，發現以側吹保護氣體的方式進行鍍鋅板的焊接，有著很好的效果。激光焊接鋁合金在國外也受到了廣泛的關注，這是由于激光焊接本身的優點。就當前的應用來看，激光焊接鋁合金還存在很多不足之處，例如鋁合金拼板焊接，還需要進一步研究。

航空制造業也在普遍應用激光焊接工藝。在2004 年6月，空中客車公司已經成立了1個三維大型零件的激光焊接廠。飛機的機身有時候需要上百萬個鉚釘進行連接，鉚釘技術已經到了無法突破的尷尬境地，再也無法減輕自身的重量。因此許多公司都一直在尋找新型的技術代替鉚釘技術，最后將理想的技術用激光焊接的工藝完美呈現。

近些年來，雙光束激光的焊接技術已經在激光焊接業內成為備受追捧技術。J.Xie對普通單光束激光焊接的形貌與焊縫雙光束焊接的形貌作了對比。它們在焊縫形貌上具有一定的差別。采用雙光束激光焊接能夠快速降低熔池的度數，能夠將含碳量高的鋼材焊縫質量提高。在用高速攝影對這兩個激光焊接進行拍攝對比時，雙光束激光的焊接表面熔化的蒸氣團更加穩定，沒有較大的起伏，對形成焊縫更加有力，在某種程度上彌補了氣孔出現帶來的影響。

3　結語

當前很多領域都在使用激光焊接工藝，其優異性、簡便性、應用性受到了人們廣泛的關注，激光焊接成為最有前景的焊接方法之一。在材料焊接方面，激光技術主要用于開發不同的激光焊接設備與新型激光器，最先進的就是新型的固態激光器，在焊接和工業應用上都有著很大的發展潛力。雖然激光焊接與其他的焊接方法相比有著很多優點，但也存在著一定的問題，如熔深控制及超薄板的激光焊接工藝缺陷，這些問題都有待于我們進一步的研究和探索。

［1］ 李明奎.激光焊接工藝的質量控制［J］.中小企業管理與科技（上旬刊），2010，（06）：369-370.

［2］ 楊永波.激光焊接工藝的質量控制［J］.中國新技術新產品，2011，（08）：57-58.

Status Quo and Development of Laser Welding Technology

GUShuai-yu
（Changsha Yali Middle School ofHunan Province,Changsha 410007,China）

Laser welding is an accurate and efficient welding method that makes use of high-energy density laser beam as heat source,laser welding technology is an important direction of application of the laser material processing technology.The biggest difference between laser welding and traditional arc welding is different way of heat conduction.At present，the laser welding process has been widely used in fields of aerospace，weapons，ships，automobiles，pressure vessels，civil use and medical use.

Laser weldingtechnology；Status quo；Development

TG456.7

A

1674-8646（2015）12-0147-02

2015-08-16子器件非常小的范圍內會產生特別高的平均溫度，這樣就可以做到不影響接頭以外的地方。