激光焊接技术的发展与展望马波

激光焊接技术的发展与展望马波

马波

河北保定071000

摘要：激光焊接技术是目前发展较好，应用范围较广的新型再制造技术，有着良好的发展前景，世界各国对其都有较高的关注度。基于此，本文主要分析激光焊接技术的研究现状，并从航空航天领域方面分析激光焊接技术的发展趋势，同时提出对激光焊接技术的未来展望，希望能为关注此话题的研究学者提供相关参考价值。

关键词：激光焊接；发展；展望

引言

激光自发明以来，以其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优势在科研、工业、军事和通信中扮演着重要的角色。激光焊接是激光领域非常重要的研究方向之一，已经被广泛应用于航空航天、汽车制造和造船等领域。与传统焊接方法相比，激光焊接主要有如下优点：高功率密度可以提高焊缝熔深和焊接速度；毫米级光斑可以减小焊缝热影响区和残余应力；适应性更广；运用光纤传播，不受大气和电磁场的影响。据统计，在制造业中有大约25％的焊接是由激光焊接完成的，因此，激光焊接技术被誉为“21世纪最有发展潜力的高能束流焊接技术之一”。

一、激光焊接技术

激光焊接技术是以激光束为能源，让激光束冲击在焊件的接头，已达到焊接目的的技术，其属于熔融焊接。激光焊接技术能够将热量的需求量降到最低，热影响区金相变化范围小且因热传导所导致的变形也最低。激光焊接不需要电极，也就不会受到电极的污染，激光焊接不是接触式焊接，其能够将机具的耗损或变形降到最低的程度。激光焊接技术的激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可将之放置在离工件适当的位置以便在工件周围的机具或障碍间再导引，而其他焊接技术会因空间的限制无法发挥其效果，也可以将之放置在封闭的空间。激光束可聚焦在很小的区域不仅可以焊接小型且间隔相近的部件，还可以焊接材质种类范围大部件，更可以接合各种异质的材料。

二、激光焊接技术的研究现状

2.1国外激光焊接技术研究现状

随着国外制造业的发展，国外激光焊接技术发展比较发达。国外在上世纪八十年代就开始研究激光焊接技术，并分析如何将激光焊接技术应用到传统的制造业中。比如，在政府的引导和支持下，欧盟、美国、日本等国家借助自身发达的科学技术和良好的制造业的基础促进激光焊接技术飞快的发展。进入21世纪以后，外国许多的电子工业、造船工业、汽车工业等都在广泛的应用激光焊接技术，并建立了焊接技术使用规范标准，以便制造业或其他的行业能够合理的应用激光焊接技术。同时，西方国家为了提高焊接的效率正积极的研究大功率激光器，以便激光焊接技术能够更好的应用于大型制造业或建筑业，甚至应用到军事领域中。

2.2国内激光焊接技术研究现状

与国外成熟的激光焊接技术相比，我国接触激光技术是从改革开放之后开始的，而将激光技术与焊接技术相结合是从而上世纪九十年代末开始的。就目前而言，哈尔滨焊接研究所走在国内研究激光焊接技术的前列。近几年，国内不仅在研发新的激光焊接种类，还在研发新的激光焊接设备，并进一步在拓宽激光焊接技术的使用范围，同时在积极参照国外最新的研究动向以不断的突破和发展大功率激光焊接技术。到目前，国内已经成功的克服了大型构件难以焊接的问题，这不仅意味着国内激光焊接技术获得了巨大的突破，也为未来焊接更大型的构件奠定了基础。此外，国内还在积极的研究其他领域中的激光焊接技术，比如激光热丝焊接、异种金属焊接等，这些焊接领域的研究在国外已经取得了很好的成绩，特别是德国，它已经初步掌握了异种技术焊接的技巧，掌握了异种金属焊接的方式。而国内如果想要熟练的应用激光焊接技术，想要真正的掌握激光焊接技术，并将激光焊接技术应用到更多的行业或领域中，就必须攻破激光热丝焊接、异种金属焊接的难题，以进一步完善激光焊接技术，进一步优化激光焊接技术。总而言之，与国外目前的研究和发展进度相比，国内的激光焊接技术还存在一定的差距，相信随着激光焊接技术研究的深入，差距必然会缩小，激光焊接技术必然会广泛应用与各行各业中。

三、激光焊接技术的发展趋势

与以往传统的焊接技术相比，激光焊接技术有着其独特之处。其可以高效迅速焊接，在激光聚焦成激光束后，由于其功率密度很高，而且这种大密度能量释放速度快，因此可使得焊接高效快速地完成。正是由于其瞬间完成焊接的这一特点，使得激光束对焊接材料表面的其他部分影响极小，不会造成材料的损伤和变形，所以焊接之后也无需进行后续处理，因此该技术常被应用于精密部件的加工制作；其可实现高难度的焊接工艺。实现不同材质焊接材料之间的焊接。相比较于传统焊接工艺需要讲究焊接材料的相同材质，激光焊接技术可以轻松实现不同材质的轻松焊接。有了激光焊接的存在，绝缘材料可以焊在一起，甚至非金属与金属亦可完成亲密接触。可完成传统焊接方法无法接近的焊接点。由于激光焊接主要利用激光束聚焦产生高能量，所以可通过反射镜或其他东西实现激光束在360度范围内的随意焦，这就为完成传统焊接方法无法接近的焊接点(如真空管中电极的焊接)提供了可能;此外，还可在室温下进行，由于被焊接的材料不易氧化，因此激光焊接对焊接环境的要求较低，真空环境和气体保护对于激光焊接都不再是必需，所以，可以在室温条件下实现焊接。

激光焊接技术在其他行业如医药生物行业、电子工业中应用。激光焊接因其吻合速度快、卫生、高效的特点，已被应用于牙医、生殖医学、神经医学等临床诊治。而随着电子元件的越来越小，激光焊接的高效迅速、热影响区小等优点在电子工业中的作用就显而易见了。

四、激光焊接技术展望

从上述的研究现状来看，未来激光焊接领域研究的重点包括新型激光器的研究和完善、焊接过程的有效控制和焊缝缺陷的实时监测两方面的内容。其中激光器的研发主要是提高激光器的输出功率，提高激光器将电转化为光的效率，而激光器的结构是非常复杂的，因此，必须优化设计激光器的结构。激光焊接系统不仅涉及到激光功率、激光照射角度等控制参数，还涉及到激光束模式、聚焦镜焦距、离焦量等控制参数，因此，未来激光焊接领域研究的重点是在应用激光焊接技术时必须准确的选择控制参数，以提高焊接的效率，提高焊接的质量，并合理的控制离子体效应、匙孔效应等等焊接效应。焊接过程的实时监控是将声、光等多种传感技术相融合的监测技术，而在焊接的过程中，大量的信息都需要通过视觉机器进行识别，这就使得视觉传感技术成为激光焊接技术研究的重点。先进激光焊接技术的发展将偏向于激光复合焊接技术与多焦点焊接技术的研发上。随着激光焊接技术在各个领域的应用将使激光焊接成为未来焊接技术的主要方式。

五、结束语

综上所述，未来对大容量大功率激光器的研究有着深远的意义，该方面的研究会更加深入。同时，对焊接工艺的精细化研究也会不断地深入，其中双焦点激光焊接技术会表现出更大的应用潜力。此外，激光焊接技术已经应用于牙科的临床诊治，还应用在神经医学领域。在电子元件的制造上，激光焊接技术的应用会适应元件越来越小的特点，将激光技术的高效迅速的优势发挥出来。

参考文献：

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[2]陈勰.汽车白车身激光焊接质量影响因素研究[D].湖南大学,2011.

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[4]胡军辉,曾晓雁,谢长生.激光填料焊接技术的发展现状及展望[J].激光技术,1997(05):2-7.