激光切割焊接技术的应用和发展分析

摘 要：随着科学技术的快速发展，激光切割焊接技术也带动了制造工业的快速进步。由于钢铁材质的不断提高，激光切割与焊接都向着高强化、高纯度、轻质化的方向发展，传统的焊接方式已经不能满足焊接材料的发展需求。因此，要对激光切割和焊接技术进行高度的关注，加大对技术的研发力度，提高我国的激光切割焊接水平，促进我国制造行业的高速前进，提高社会的经济效益。

关键词：激光切割;焊接技术;应用;发展

激光切割焊接技术是加工行业当中十分重要的一项技术，也是应用最早、使用最多的一种加工方法。激光切割具有精度高、速度快、适应性强的特点。而且，切割面的质量较好，切割过程当中没有噪音，边缘垂直度好且光滑，切割缝隙较窄，还可以实现自动化控制，所以，激光切割焊接技术已经被广泛的应用在了航空、汽车制造、化工、核工业等工业领域，并得到了普及和推广。其中，在我国所参与的ITER国际热核聚变项目中，就成功的运用了激光焊接技术解决了校正场线圈盒的焊接问题以达到国际标准对产品的验收要求等。

1激光切割技术的发展趋势与特点

1.1高精度快速激光切割机

由于对激光器光束模式大功率的改善和32位微机的运用，为激光切割机设施的高精度和快速度营造了良好的运作条件{1}。据相关数据显示，国际目前最先进的激光切割机切割速度达到了21m/分，两个轴之间的运动速度可以达到250m/分，加速度为110，精确度的定位可以达到0.01mm /500mm。在对板厚为1mm，直径为10mm的小圆进行切割的过程当中，一分钟之内就可以切割五百多个，并且，他们的直径误差不会大于50mm，真正达到了实际意义上的飞行切割技术。

1.2厚板切割与大尺寸工件切割的大型激光切割机

依据上面所讲，由于激光切割激光器的功率不断增大，使得激光切割也正从轻工业薄板的钣金加工向重工业厚板切割方向迈进。6kw功率的激光切割器能对最大厚度为32mm的大尺寸工件低碳钢板进行切割。由于对厚板激光切割技术的不断创新和完善，目前正在试验运用3kw的激光切割器来对平时运用6kw激光器才能切割的低碳钢板进行切割，并且进行了试用生产。除此之外，随着激光切割率的不断提高，它的加工尺寸范围也在逐渐的扩大。到目前为止，生产出的最大激光切割机长度达到了6m，宽度达到了5.5m，这也充分说明了大尺寸、厚板激光切割技术在慢慢的提升。

1.3三维立体多轴数控激光切割机

为了可以使得航空、汽车等工业立體工件切割的需求得以满足，到目前为止，已经研发了五轴或是六轴的、各种各样的三维激光切割机。其中，供电的最大尺度可以达到3500mm×1200mm，数控的轴数也已经达到了九轴，使得加工速度更快，精确度更高，若是在6m范围内进行加工，误差会缩小在0.1mm之内。由其发展趋势可知，激光切割技术正向着多功能化、适用性高、精确度高、效率高的方向迈进，它的应用范围也会越来越大。在其他国家的汽车生产线上，已经运用了YAG激光切割机器人，并且得到了广泛的应用。

2我国焊接技术现状

2.1缓解技术数量少应用范围小

依据相关资料显示，世界上发达国家的焊接结构用钢量占据了本国总钢产量的65%以上，而我国距离这个水平还有较大的差距。在大型机床与阀门的制造过程中，要对以断焊代铸和以焊代铸的技术加快研发速度，提高研发力度，并进行普及和推广，要进一步扩大焊接技术在大型公路、桥梁、铁路以及城市交通建设当中的应用效率。

2.2焊接生产的自动化和机械化水平较低

由于国外的焊接生产机械化、自动化达到了较高的水平，已大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。然而，我国的焊接自动化水平却相对较低，随着科学技术的快速发展，焊接不再是简单构件之间的连接，已经发展成为了制造业精加工中的一个重要方法。由于制造业的快速发展，传统的手工焊接已经不能与现代高科技产品质量和数量的要求相适应，与此同时，出于对工人的人身安全和工作环境的综合考虑，使其对现代化焊接向着自动化和机械化的方向发展有了更加充分的认知。

2.3焊接生产与技术管理在信息技术的应用上具有滞后性

由于社会经济的快速发展，使得信息技术在各个领域与各个行业当中也得到了广泛的推广和应用，许多发达国家在焊接行业也充分的使用了信息技术来对生产进行管理。然而，由于我国在焊接生产与技术管理上对信息技术使用具有滞后性，目前只有一小部分的企业应用了信息技术对焊接生产进行管理。

3我国焊接技术的发展趋势

3.1焊接电源的可靠性与质量的稳定性

随着科学技术水平的不断提高，焊接的加工方向也向着精细化模式发展。所以，就要对焊接电源的质量稳定性与可靠性进行提升。这就需要对调节电弧运动、送丝与焊枪姿态进行不断的研发，使其可以对熔池状态、熔透情况以及焊缝的温度场进行有效探测，可以对其规范参数进行实时监测，提高其数据的准确性{2}。同时也要在焊缝接口设计上避免焊接缺陷，如在ITER线圈盒的焊接研制中发现，采用锁底接头时，焊缝中可能容易出现气孔缺陷，而采用单面打底焊接后，可以解决气孔问题{3}。另外，也要对计算机模拟技术在焊接过程当中的应用进行不断研发，可以做到仿真分析与实验验证相结合。

3.2探索解决约束焊接新材料的渠道

对于焊接新材料的开发要从材料的研制与焊接科技两个方面着手。对于焊接技术来说，先进的新材料不一定就是最好的，需要对它的可焊接性与性能进行重新的评估{4}。

3.3智能化

焊接技术的智能化和自动化是未来焊接行业的一个发展趋势，把现代的计算机技术、传感技术以及智能控制技术应用到焊接的自动化系统当中，使其能够在复杂多变的情况下提高自动焊接的质量和效率。

3.4柔性化

在不断的研发当中，把机电技术与焊接技术进行有机融合，提高焊接的柔性化和精确度。由于生产线一次投资或引进大型自动化焊接装备都需要较大的资金投入，所以，一定要对焊接设施的柔性化进行充分全面的考虑，形成一个柔性制造的体系，把其设施的优势和特点充分的发挥出来，使其可以与不同规格工件的生产相适应。

结束语：

综上所述，随着机械制造业的不断发展和壮大，也对我国的激光切割焊接技术提出了更高的标准和要求。并且，它的应用范围较广，在汽车、航空、电子、核工业等领域得到了广泛的应用，同时，已经进入了快速的增长期，每年的增长率达到了50%以上。有专家做出预测，到“十二五”的末期，高功率的数控激光切割焊接技术将会得到更广泛的普及与应用，所需要的机械设施将达到10000台套左右，这在很大程度上促进了我国工业制造业的可持续发展。

参考文献：

[1]唐霞辉.激光切割焊接技术未来发展[J].金属加工（热加工），2016（02）：16-17.

[2]丁伟康.激光切割技术的发展及其在造船业中的应用[C]// 第七届长三角地区船舶工业发展论坛论文集.2011.

[3]戴文华， 宋云涛， 信纪军，等.ITER用316LN激光焊接接头显微组织和力学性能研究[J].热加工工艺， 2018， 047（015）：34-36.

[4]蒋亚宝， 于淑香.激光切割与焊接技术专辑[J].金属加工（热加工）， 2008.

作者简介：

胡晓月（1994.07.20），女，汉族，安徽合肥人。助理工程师。本科，工学学士。单位：合肥科聚高技术有限责任公司。研究方向：ITER诊断窗口集成机械设计和仿真分析。