浅析激光焊接工艺

浅析激光焊接工艺

谢元立 栗涛 李万君 高国星 王太忠

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林省长春市 130062

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了进步。激光凭借其高单色性、高方向性、高亮度以及高相干性的应用优势，使激光焊接技术在近几年里得到了飞速的发展，并已经成为焊接领域中的一大热门研究技术。相比于传统的焊接技术，激光焊接技术所具有的高功率密度，能够显著提高焊接速度，并且在应用过程中不会受到电磁场与大气的影响，这使其具有非常广泛的适用性，在现代工业中有着广阔的应用前景和发展空间。为此，以下便深入分析国内外在激光焊接技术方面的研究现状，并探讨该技术在未来发展中所具有的趋势，以期能够进一步加深人们对激光焊接技术的了解。

关键词：激光焊接；工艺；措施

引言

激光焊接技术是近年才研发出的新型焊接工艺。激光焊接因其具有能量集中、热影响区小、热变形小、焊接速度快、适于精密焊以及易于实现自动焊接等优于传统焊接方法的诸多特点，受到广泛关注。激光焊接是一种将激光作为焊接热源，将数控机床或者机器人作为运动系统的加工工艺。激光热源不同于传统焊接热源，因为激光具有良好的传输和聚焦特性，通过透镜组可以将全部能量集中于极小的作用点上，这样，激光焊接就能利用最少的能量作用于最小的目标区域，激光热源的能量密度极高。因此，激光焊接的速度较快，焊缝宽度、焊接热影响区宽度和焊接变形量均较小，使得焊接接头具有优异的性能。

1激光焊接技术现状

激光焊接技术是一种高效的焊接工艺，主要是通过聚焦处置激光束的能量，形成高能量激光脉冲，以此对材料与物质进行加工。通常，激光焊接技术多用来对微小部位的焊接。与传统焊接技术相比，激光焊接具有深度较大，不易变形，焊接速度较快，所需设备简单，操作便利等优势，即使在特殊环境中，激光焊接技术也能够正常使用，对于难溶材料，钛、石英等，也能产生良好效果。但是，在激光焊接技术实际应用中，仍存在一定缺陷，如：对焊接配件要求较高，激光束不能出现偏移，否则会影响焊接，操作设备成本较高等。直接影响了激光焊接技术的发展。然而，随着科技的不断发展，研究人员对激光焊接技术的不断完善，相信激光焊接技术终将突破种种困难，最终取代传统焊接技术，被广泛应用于多个方面。

2激光焊接工艺优化

2.1激光焊接技术在汽车制造领域中的应用

随着汽车行业的不断发展，对车体质量、汽车加工方式提出更高要求。激光焊接技术被应用于汽车制造业中后，汽车生产效率明显提升，汽车质量也获得突破。据悉，在二十世纪八十年代，德国的奔驰、奥迪、大众，瑞典的沃尔沃，日本的丰田、本田，美国的通用、福特等汽车制造企业已经引入激光焊接技术，带动了汽车制造行业的进一步发展。在汽车制造行业中，激光焊接技术的应用主要包含三类：对不等厚板进行激光拼焊，对车身总成和分总成进行激光组焊，对汽车零部件进行激光焊接。当前，我国汽车制造业不断发展，对激光焊接技术的应用越发急切，以期带动整个行业的生产效率，提高我国汽车质量，降低汽车制造成本。随着激光焊接技术不断发展，我国知名品牌汽车也已经引入了激光焊接技术，并逐渐向中低档汽车制造中扩展，提高了汽车制作效率，节约了汽车生产成本。

2.2粉末冶金领域

随着时代的进步，高新技术的持续升级，大多数工业技术对于材料的选择也更加精确，通过传统的焊接方式构成的材料已经不能达到工业上的需求。在这个大背景下，粉末冶金应运而生，其通过本身具有的制造优势因素，现在已经能够在较多领域实现自己的价值，并逐步替代以往的材料。随着粉末冶金的不断研究以及深化，其在后续的发展中也暴露出其连接方面的问题。使得在后续诸多领域的应用上都有着一定的限定。20世纪70年代末期。激光焊接的产生并投入进粉末冶金，其独特的优点以及超高的性能使得粉末冶金材料又迎来了发展的黄金时期。

2.3激光焊接的工艺参数

(1)焊接速度。焊接速度决定了激光焊接过程中，激光光斑在焊件上的停留时间，光斑行走速度小，每秒辐射能量大，将导致板材被穿透;光斑行走速度大，则会使熔深变浅，焊得不充分。因此，在实际使用过程中应找到一个合理的焊接速度范围。(2)离焦量。在激光焊接中，离焦量是一个独有且重要的参数，因为激光是通过透镜将单色光进行聚焦而获得高能光斑的，所以激光有一个焦点，在焦点处，功率密度最大。然而实际应用时会根据不同的条件，可以将待焊工件沿透镜光轴方向偏移一段距离，偏移后工件在光轴方向与焦点的距离即为离焦量。经研究表明，离焦量决定着匙孔的初始直径、熔池的扩展速度、焊点尺寸的大小。

3激光焊接技术的发展趋势分析

随着焊接技术的不断发展与突破，激光焊接技术在研究过程中也体现出其独有之处，激光焊接技术能够对材料进行快速高效的焊接，当激光束产生时，由于其高度聚焦性，使激光束中蕴含着极高的功率密度，这使得激光能够在极短时间内释放出大量的能量，进而使焊接效率大幅提升，保障焊接质量。正是因激光焊接技术所具备的瞬时焊接优势，使其具有极为广阔的发展前景。而且，激光焊接技术在应用过程中，激光束在照射材料表面时，并不会对材料照射面积之外的区域产生影响，因此不会导致材料在焊接过程中出现较大损伤与变形，在焊接完成后也不需要进行相应的处理，这使得激光焊接技术非常适用于对各种精密零部件进行加工，可使高难度的焊接作业得以顺利完成。在以往的焊接技术中，常常需要焊接材料的材质相同，而通过激光焊接技术，则并不需要对焊接材料的材质有较高的要求，即使是材质不同的焊接材料，也能够利用激光焊接技术进行轻松焊接。可以说，激光焊接技术的出现与应用，有效弥补了传统焊接技术所存在的不足，大大降低了焊接作业的难度。考虑到激光焊接技术是通光激光束的照射来产生极高能量的，并且具有反射性的材料物质还会对激光进行反射，因此可利用反射镜来对激光束的照射方向进行任意调整，这也使以往利用传统焊接技术难以进行焊接的局部位置，很容易的利用激光焊接技术来进行焊接，比如对真空管中的电极进行焊接，便可通过激光焊接技术来实现。除此之外，激光焊接技术对外界的环境要求并不苛刻，即使在常温环境下也能应用该技术，这使得某些材料的焊接作业可不用再依赖气体保护或真空环境。激光焊接技术历经半个多世纪的发展，该技术正变得越来越成熟，并逐渐在越来越多的领域中应用，在船舶制造、钢铁生产、航空航天等领域中，激光焊接技术正发挥着越来越重要的作用，例如，在激车零部件制造中，便可通过双面激光焊接来对汽车的覆盖件样品进行制造，美国、日本等发达国家还将激光焊接技术应用于纯氮环境中的飞机配件制造之中。随着激光焊接技术的发展，将有更多功率更大、容量更大的激光器被研制出来，焊接工艺也将变得越来越精细化，这也使激光焊接技术在未来发展中必将具备无比光明的应用前景。

结语

激光焊接技术有着巨大的应用潜力和广阔的发展前景，国内外一直致力于对该技术的研究。在未来激光焊接技术将会从军事领域扩展运用到民用领域和医疗领域，对于焊接材料、焊接工艺和焊接系统的研究也要加大力度，以便于充分展现激光焊接技术的优势，不断改良焊接工艺，提高焊接效率和焊接质量，促进激光焊接技术应用领域的持续健康发展。

参考文献

［1］汤超．不锈钢车体激光焊接工艺研究［D］．武汉:华中科技大学，2012．

［2］徐长敏．汽车用激光拼焊板成形性能研究［D］．天津:天津大学，2016．

［3］许亚丽．激光焊接技术［J］．科技创新导报，2016(22):59－60．