激光焊接工艺的现状与发展

辜帅宇

（湖南省长沙市雅礼中学，长沙 410007）

激光焊接工艺的现状与发展

辜帅宇

（湖南省长沙市雅礼中学，长沙 410007）

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法，激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方向之一。激光焊接和传统电弧焊的最大区别就是它们的热传导方式不同。目前，激光焊接工艺已经在航天、武器、船舶、汽车、压力容器、民用及医用等领域得到了广泛使用。

激光焊接工艺；现状；发展

当前的焊接方法主要以激光焊接工艺为主，它有很多优点，例如焊接部件变形几率小，焊接深度与宽度的比高，不易给部件造成大面积的影响等，所以激光焊接的质量要远远比传统焊接的质量好，这一特点使激光焊接工艺越来越受到欢迎，也得到了广泛应用。激光还可以用于碳钢、低合金高强度钢、不锈钢、铝合金和钛合金等材料的焊接。目前已应用于多个领域，如航天设备、武器装备、船舶建设、汽车部件及医疗设备等。

1　激光焊接的原理和工艺

1.1激光器的分类

焊接按激光可以分成二氧化碳激光（CO2）以及掺钕钇铝石榴石晶体（Nd：YAG）。CO2和Nd：YAG激光都是人的肉眼不能看见的红外光。近红外光是Nd：YAG激光产生光束的原理，热导体可以全部吸收这种波长的光，在大部分的金属上这种光的反射率是为20%～30%。红外波的光束被标准的光镜聚焦成直径为0.25mm的光。远红外光是CO2激光的主要光束，它的波长是10.6μm，在大部分的金属上这种光的反射率是80%～90%，用特殊的光镜把其聚焦变为直径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为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接。激光焊接和传统电弧焊的最大区别就是它们的热传导方式不同。影响材料激光焊接的两个指标分别为热传输效率、熔化效率。激光焊接分为传导焊与深熔（小孔）两种方式。传导焊是在熔池表面进行，而深熔是被激光束穿透成孔，这是方式上最主要的区别。

在激光焊接中，最为关键的是光束焦点的位置。只有焦点在最佳位置的范围内才可以保证得到最大的熔深以及最好的质量，而实现这一切的前提就是在一定激光功率和焊接速度下进行焊接。在进行激光焊接时，要设计专门的工具夹住部件，达到其稳定性，才不会对焦点的位置产生影响。激光焊接的质量直接受夹具是否合适的影响。

2　激光焊接的应用及新激光焊接技术

很多类型的材料都是通过激光焊接实现连接的，而且激光焊接有许多比传统熔焊工艺更具优势的地方。在航空和汽车业中只能使用激光焊接工艺。实施局部微小范围的加热是激光加工的另一优势，这一特性让它可以焊接印刷电路板一类的电子部件，激光在电

汽车制造业早已开始使用激光焊接工艺，在车身激光焊接方面，吴强做了大量研究，发现以侧吹保护气体的方式进行镀锌板的焊接，有着很好的效果。激光焊接铝合金在国外也受到了广泛的关注，这是由于激光焊接本身的优点。就当前的应用来看，激光焊接铝合金还存在很多不足之处，例如铝合金拼板焊接，还需要进一步研究。

航空制造业也在普遍应用激光焊接工艺。在2004 年6月，空中客车公司已经成立了1个三维大型零件的激光焊接厂。飞机的机身有时候需要上百万个铆钉进行连接，铆钉技术已经到了无法突破的尴尬境地，再也无法减轻自身的重量。因此许多公司都一直在寻找新型的技术代替铆钉技术，最后将理想的技术用激光焊接的工艺完美呈现。

近些年来，双光束激光的焊接技术已经在激光焊接业内成为备受追捧技术。J.Xie对普通单光束激光焊接的形貌与焊缝双光束焊接的形貌作了对比。它们在焊缝形貌上具有一定的差别。采用双光束激光焊接能够快速降低熔池的度数，能够将含碳量高的钢材焊缝质量提高。在用高速摄影对这两个激光焊接进行拍摄对比时，双光束激光的焊接表面熔化的蒸气团更加稳定，没有较大的起伏，对形成焊缝更加有力，在某种程度上弥补了气孔出现带来的影响。

3　结语

当前很多领域都在使用激光焊接工艺，其优异性、简便性、应用性受到了人们广泛的关注，激光焊接成为最有前景的焊接方法之一。在材料焊接方面，激光技术主要用于开发不同的激光焊接设备与新型激光器，最先进的就是新型的固态激光器，在焊接和工业应用上都有着很大的发展潜力。虽然激光焊接与其他的焊接方法相比有着很多优点，但也存在着一定的问题，如熔深控制及超薄板的激光焊接工艺缺陷，这些问题都有待于我们进一步的研究和探索。

［1］ 李明奎.激光焊接工艺的质量控制［J］.中小企业管理与科技（上旬刊），2010，（06）：369-370.

［2］ 杨永波.激光焊接工艺的质量控制［J］.中国新技术新产品，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子器件非常小的范围内会产生特别高的平均温度，这样就可以做到不影响接头以外的地方。