激光焊接技术应用探析

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摘要：激光技术是一种新兴的工业技术，激光焊接是激光技术在工业加工领域的重要应用。本文通过分析激光焊接加工的作用机理，概述了激光焊接加工技术的应用范围和应用前景，为工业加工领域提供了新型的加工技术参考。

关键词：激光焊接技术；应用前景

【中图分类号】G710

主要内容：

激光技术是科学研究带来的新兴技术的代表之一。由于激光具有高能量、高热量和极强控制能力的技术特征，通过与其他学科技术进行学科交叉，激光技术形成了高亮度、强方向性、高单色性和强干涉性的技术特点。因此，激光成为了工业领域最理想的热源，一经研发，便在工业焊接领域得到了巨大的应用。激光焊接在金属材料和非金属材料上都得到了广泛的应用，在某种程度上来说激光焊接技术的成熟程度代表了一个国家工业制造技术的发达程度。与其他的焊接工艺技术相比，激光焊接技术的焊接耗时更短、材料焊接变形更小、可焊接的材料种类更多，因此，在机械、船舶和航天航空等焊接工艺使用频繁的行业中，大量的采用激光焊接技术，大大的缩短了焊接工艺的工艺耗时，同时也很大幅度的提高了焊接流水线的工作效率。本文通过概述激光焊接工艺的技术特点，将对激光焊接技术的应用情况进行较为详细的分析与介绍。

一、激光焊接工艺的技术特性

激光焊接主要是通过高能量的连续或者脉冲激光束产生高热，提供焊接热源。激光焊接主要分为两种，即热传导型焊接和激光深熔焊接。热传导型焊接的原理是：激光辐射加热待加工表面，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、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔，小孔内充满在光束照射下内壁材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属所成。通过分析激光焊接的技术原理，可以得出激光焊接具有其他焊接工艺所不具有的技术优势：

1）能量集中性好。由于激光束密集度高，功率密度大，热传导性能也较高，因此，激光是非常理想的能量源，且焊接处的熔融面积较小，被焊工件的变形相对较小。

2）焊接速度快。由于激光焊接的稳定性，使得激光焊接的速度可以达到每分钟十数米之多，这在工业生产中可以大幅度提高焊接效率，同时由于激光信号采用光纤传播，焊接装置简单，可以较为方便的实现智能化焊接线路的搭建，容易实现多工位焊接操作。

3）适应各种焊接工艺。由于激光焊接焊点较小，焊接速度快的特点，使得激光焊接可以同时运用于电焊和连续缝焊，使之几乎可以取代传统的焊接工艺。

当然激光焊接也不可避免的存在着一些亟待提高的地方：由于激光焊接精度更高，因此对于焊接夹具的安装精度也是有很高的要求，这也是增加了焊接的成本，同时激光焊接对于合金材料会出现气孔和咬边现象，容易形成硬脆焊点。

二、激光焊接技术的应用情况

激光焊接在精度、焊接速度、可适应性等方面的技术优势使得它的应用范围十分广泛，目前，激光焊接主要在一下几个领域得到了较为普遍的应用：

2.1在汽车制造行业内的应用

由于汽车行业内多采用板件作为零件的材料，因此，从汽车零件的生产加工、零件焊接到零件表面处理等等各个方面，都可以见到激光焊接的身影。由于激光能量集中性能较好，不仅能作为以金属材料为主的车身板件的成型和切割，在车内饰、外表面部件等非金属材料的切割上也具有极好的效果，在当前的各大汽车企业的整车生产流水线上，激光焊接流水线成为了板件材料成型加工的主要技术手段，大大降低了汽车企业在模具和材料成型上的成本。

2.2在航空航天领域的应用

航空航天行业对于材料和工艺的精度要求非常高，尤其是大量传感器元件的存在更是加大了焊接的技术难度。激光焊接的应用使得大型航空组件的组装工艺大大简化，甚至可以直接在安装车间进行焊接组装。航空航天设备中，处于减重的考虑，大量的采用了高强度的薄件，采用传统焊接工艺极易出现焊穿现象，大量合金材料的使用也是限制了焊接工艺的使用，激光焊接可以较好的实现焊接，保障焊点在超高温、超高压的工况下不会失效。

2.3在电子工业内的应用

激光焊接的热辐射效应小，因此，在微电子行业广泛使用，集成电路中的半导体密集化焊接，焊点小而且密集分布，激光焊接在这一领域展现了无与伦比的技术优势。传感器的温控装置中的薄壁波纹片厚度在十分之一毫米左右，传统焊接工艺基本不可能进行焊接，激光焊接可以直接进行冷焊接工艺。

2.4在船舶制造行业内的应用

船舶制造属于大型设备的制造行业，大量零部件都需要进行焊接组装，因此涉及到的焊接工艺十分复杂。由于船舶设备对于强度、刚度的要求十分严苛，因此，焊点的强度和刚度的保障在传统的焊接工艺中是靠焊接处的零件厚度。这样就增加了设备的整体重量，浪费了材料，激光焊接的焊点结构更致密，在减少厚度的情况下，仍具有较好的强度和刚度。激光焊点的材料性能更加稳定，能够适应船舶设备的极端恶劣的运行环境对于设备的严格要求。

总结：

激光焊接技术是激光技术、制造技术、焊接技术等等的技术集成化产品，是对焊接工艺的一次技术革新，本文通过回顾激光技术的发展历程，概述了激光焊接技术的技术特征，分析了激光焊接在工业领域内的应用优势和不足之处，并且就激光焊接在汽车、航空航天、电子工业和船舶制造工业领域内的应用做了初步的总结，为激光焊接技术的进一步推广做出了一次有价值的尝试。

参考文献

[1]张文毓，激光焊接技术的研究现状与应用[J]，新技术新工艺，2009（1）

[2]张颖云，先进焊接技术在飞机制造中的应用[J]，西安航空技术高等专科学校学报，2008（6）

[3]刘必利，激光焊接技术应用及其发展趋势[J]，激光与光电子学进展，2005（9）

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