激光焊接技術的應用與發展

鄒宏琨（北京天潤建設有限公司,北京 100062）

激光焊接技術的應用與發展

鄒宏琨
（北京天潤建設有限公司,北京 100062）

摘 要：在世界各國的制造業中，激光應用一直都是熱點和重點。由于它能滿足當前工業要求的節能無污染、高效率、智能化等要求，所以激光在工業制造的很多領域都有廣泛的應用和發展。而其中激光焊接技術又是激光應用中最主要的一項。本文主要根據激光焊接技術當前應用中存在的一些不足或者自身的缺陷，以及針對激光焊接技術的優勢做出大膽的應用前景分析。激光焊接技術又包括了等離子體控制、激光器的制造以及智能化檢測焊接的過程等技術，有效合理地利用好激光焊接技術，可以促進我國工業的進步與發展。

關鍵詞：激光焊接技術；存在的問題；應用與發展

0 引言

激光的研究與發展已經有五十年左右的歷史了，是通過光源在被輻射過程被動放大化后產生的。它的使用功率和質量在不斷改進中有了很大的提高，激光加工技術因此成了二十一世紀在材料加工方向最有發展前景的應用技術之一。激光焊接技術是在材料加工方面應用最廣泛的一種，運用在很多行業，包括輪船制造業、汽車制造業、建筑業及航天制造業等。正確的運用激光焊接技術可以帶來很多方面的便捷和高效，是工業的一項新型技術，值得廣泛推廣。

1 當前激光焊接技術還存在的一些問題

1.1 焊接過程存在氣孔

焊接過程為什么會有氣孔的伴隨出現一直還是個謎，人們一般的猜測是，激光在焊接冷卻中由于氫的溶解性突然變差所以產生了氫氣孔或者是激光束會引發熔解池金屬變化匙孔發生變動[1]，熔池內的金屬發生紊流從而產生了氣孔。科學的解釋一般有兩種，一種是在高溫條件下氫大量融入導致了焊接微型氣孔的生成，另一種則是認為氣孔不規則的生成是由于其中鎂元素的蒸發燃燒損耗導致的。

1.2 焊接過程容易不穩定

激光在深熔的焊接過程中往往會伴隨匙孔效應的發生，由于匙孔主要是由等離子體和金屬蒸汽組成的，這些氣體會對激光有較強的吸收輻射作用，所以導致了在焊接過程中出現了不穩定。只要激光輻射照明度低于一定的標準，就會發生深熔焊和熱傳導焊不停發生變幻，形成了焊接的不穩定。

1.3 焊接過程容易導致金屬有裂痕

激光的功率和密度一般很高，所以熱影響區域一般很小。被焊接的金屬材料在冷卻過程中速度很快，導致有些合金，在最后的凝固狀態的柱狀形態晶體區域發生低熔點性共晶組織現象，從而導致結晶破裂，金屬表面形成裂痕。

2 當前激光焊接技術的廣泛應用

2.1 激光焊接技術在汽車工業的應用

隨著人們生活水平的提高，汽車已經走進了千家萬戶，汽車市場的需求也在與日俱增。如何提高汽車制造工業的水平和效率一直是個待攻克的難關。世界上很多的知名汽車企業如奔馳、大眾已經從上世紀八十年代開始就研究了激光焊接技術對汽車的應用，主要包括了車身、側框、車頂燈部位的釩金材料的焊接。九十年代更多的知名汽車制造商如福特、通用也加入了激光焊接技術[2]。日本的汽車公司運用激光焊接和切割技術來制造車身的覆蓋件等，因性能的卓越，使得越來越多的高強鋼硬激光焊接配件被應用到汽車的制造中。激光的焊接技術也應用到了汽車車體部位部件的加工，如離合器、散熱器和排氣管及增壓器輪軸等等，成了又一項標準的汽車零部件制造技術。而由于我國的汽車發展起步較晚，所以目前只有少數汽車制造商會采用激光焊接技術對汽車進行改造，但是激光技術已經成了市場主流，相信不久我國的汽車制造商都會逐步采用的。而與之相對的是我國的科學研究機構對激光焊接技術的研究卻處于前列，并且已經取得了多項驕人的成績。

2.2 激光焊接技術在醫療方面的應用

激光焊接技術在生物醫療組織方面的應用已經存在了將近四十年的歷史。最早的是一名醫療人員成功運用激光焊接技術吧血管和輸卵管連接在了一起，并且效果顯著，從而給后面的醫療工作者提供了一個爭相模仿的典范。更多醫學人員大膽的把這項技術從生物組織轉移到了其他組織上。例如激光焊接技術在人體神經方面的應用，是國內外醫療人員研究的熱點之一，其中主要是存在激光波長的差距、劑量的多少適宜以及使用何種激光焊接材料對功能更好的恢復方面的爭議。激光焊接還運用在了牙科方面的治療，可以修復口腔內的多種問題[3]。材料的選擇也很多，可以是鈦合金或者鈷鉻合金等，制作的產品也有很多，從鑄造支架到烤瓷官橋再到附著體，激光焊接技術和以前的醫療技術相比無不體現出了其絕對的優越性。

2.3 激光技術在輪船制造業的應用

輪船上使用的木板一般都有比較厚、焊接縫隙比較長等特點。所以容易經常性引發在焊接過后的船板翹動，甚者嚴重的發生變形等問題。根據粗略的統計結果表明，如果使用普通的焊接技術焊接輪船上的木板，大概有四分之一以上的總工作量都要花在船板的整理改動過程中，浪費時間和資源，相當的不合理。但是如果使用激光焊接技術就完全不同了，根據激光自身特有的性質，激光焊接在一定區域能量集中高，同時光束面積一般也很小，導致熱影響到的區域和普通的弧焊方式相比較會小很多。所以焊接過后船板不會發生較明顯的形變，可以很好的應用到輪船制造業中。還有一方面就是，由于船板的制造有很多道不同的工序，要在不同的地方分別完成，材料在一個工作臺被切割后要送到另一個工作臺中進行焊接部分，如果使用的是激光焊接技術，那么可以通過使用適合的傳輸設備和發射器，讓材料的切割和焊接部分在一個地方一起完成，提高了工作效率，節約了時間和資源。同時由于激光焊接有很大的深寬比值，所以在很小焊縫不變形的情況下也能完成對大船板的焊接工作，所以國外最高可以完成十厘米厚的船板焊接。而目前我國這方面還處于起步階段，仍然需要大量進口一些激光焊接先進設備。

3 結語

激光焊接技術作為激光應用中的重要組成部分，盡管還存在一些小問題，但是由于其自身的卓越優點，已經在全世界各個行業領域取得了廣泛的應用，給工業的制造和人們的生活帶來了便捷與高效，正確運用好這項技術一定能提高我國的科技發展水平，最終促進社會的不斷發展。

參考文獻：

[1]陳根余,顧春影,梅麗芳,李時春.激光焊接技術在汽車制造中的應用與激光組焊單元設計[J].電焊機,2010(05).

[2]陳飛.激光焊接技術在船舶制造中的應用與前景[J].造船技術,2011(05).

[3]李少華,康蓉娣.激光焊接技術及其應用[J].艦船防化,2011(04).