摘要：激光焊接技术是激光加工技术的重要应用方向之一，凭借其高精度、低变形、高密度、高效率等优势，在我国工业加工领域得到广泛应用，在欧美等工业发达国家也非常重视激光焊接技术的应用，并投入巨资开展相关研究。目前激光焊接已经在我国制造业、汽车工业、电子工业等领域得到广泛应用。本文主要从激光焊接技术出发，探究其实际应用与未来发展方向。
关键字：激光焊接；技术；应用；展望
一、焊接工艺概述
激光焊接主要是借助激光产生的辐射能量来进行焊接的工艺，当通过二氧化碳与其他气体混合等方式激发激光活性后在谐振腔中进行重复震荡处理，产生激光束，光束能量被工件吸收后产生熔点，开展焊接作业。
1、激光焊接的模式
激光焊接工艺中主要使用的是深熔焊接与热传导焊接两种，热传导焊是借助热量向工件内部传递的过程中只会在表面出现融化的原理进行作业，不会对工件的内部进行熔化，无汽化现象，因此更多的适用于比较薄的金属材料焊接。而深溶焊作业过程中不仅能够熔透材料，还会出现汽化现象，大热量使得熔池前端会出现小孔效应，表现出明显的大能量输出、快速焊接等特点，是目前我国工业焊接中使用最广泛的焊接模式之一。
2、激光焊接的焊缝形状及组织性能
激光器产生的聚焦光斑具有面积小的特点，在焊接过程中影响的区域也比传统焊接工艺要小，并且激光焊接并不需要借助其他填充金属来完成焊接，因此激光焊接的表面并不会存在裂纹、气孔等缺陷，焊接部位表面均匀美观，适用于对焊缝形状要求高的领域。激光聚焦光斑虽然面积小，但是能量密集，针对金属进行焊接时无论是加热还是冷却，速度都很快，在熔池周围有着比较大的温度梯度变化，而目前使用的接头塑性跟不上，需要对接头的质量进行改进。
3、激光焊接的优缺点
激光焊接技术在现代工业生产加工中备受欢迎，这主要归功于其与传统焊接方法相比所具有的明显优势：①激光焊接出来的结构具有更高的强度和深宽比，不仅焊接的质量好，焊接的速度也远超传统焊接技术。②与传统焊接技术相比，激光焊接对环境要求并不高，并不需要真空环境就能进行焊接作业，并且借助透镜与光纤就能实现远程自动化作业。③激光能量密度大，并且功率高，对钛、石英等难焊材料也能有效进行焊接，适用材料更加广泛。
需要注意的是，激光焊接技术虽然优势明显，但是也存在以下缺点，需要引起注意：①激光焊接中涉及到的激光器以及其他焊接配件都价格偏高，无论是前期设备投资还是后期的维护成本都远远超过传统的焊接技术，无法有效确保经济效益最大化。②固体材料对激光的吸收率都比较低，特别是等离子材料出现后，激光焊接的转化效果明显降低。③激光焊接中激光的聚焦光斑小，对装备的精准度要求非常高，否则一点点小误差都可能会造成很大的加工误差。
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二、激光焊接技术的发展趋势
1、复合焊接
现阶段激光焊接中存在的等离子云对激光具有吸收和反射的作用，大大削弱了金属材料对激光的吸收情况，使得激光的能量无法充分发挥应有的作用，并且在焊接过程中对焊接母材接口部分的要求过高，否则容易出现错位现象，还可能产生气孔，使得焊接部位疏松，有裂纹。激光焊接过后接口部分还会存在凹陷。因此在未来复合焊接技术必然得到充分发展，为了更好的减少单热源激光焊接存在的缺陷，在保证其当前优势的基础上，更多其他具有加热特性的热源将会引入到激光焊接中，形成复合热源焊接。
2、激光焊接的控制和激光焊接的模型
在激光焊接过程中必须要对熔透性进行控制，而如何在熔池形状参数与焊接工艺之间搭建起关系模型是控制的关键所在。一般来说，掌握的熔池形状信息越丰富，激光焊接熔透的控制效果越好，当前针对铝合金激光焊接已经有了借助二维有限元非线性模型开展的三维计算方式，模拟出了激光焊接中的三维温度场，针对激光焊接温度场也有专家建立起了有限元方程，制订了相关的控制程序，可以预见，未来激光焊接控制将会越来越精确。
3、激光焊接的激光发生器及其工艺发展趋势
现阶段激光焊接中主要使用的是CO2 激光器和脉冲 N d: YAG 激光器等大功率的激光发生器，并且针对激光发生器的研究也还停留在激光设备阶段。未来针对激光发生器的研究将更多的放在如何用有效提升激光加工光束质量等光学系统层面，对焊接工艺、材料、设备以及焊接过程中的具体参数设置等的监控和研究力度大大加强，从而使得激光焊接技术能够有更广泛的实用性，在普通钢材、有色金属等也能很好使用。
三、总结
综上所述，激光焊接技术是一项集激光技术、材料技术、机械制造、智能化技术等多种技术为一体的综合技术，是适应现代化工业发展需求而诞生的新型焊接技术。激光焊接技术具有高精度、高密度、高穿透性等优点，与现代工业快速、灵活的加工特点相吻合，与传统焊接技术相比，不仅焊接效率更高，而且焊接质量更高。激光焊接技术发展到今天，取代传统电弧焊、电阻焊等技术已经是大势所趋，在未来工业发展中，激光焊接技术的作用将会越来越重要。
激光焊接是进入二十一世纪后工业领域最有发展前景的焊接工艺，早在上个世界末，激光焊接技术就已经在西方国家工业生产中得到广泛应用，并积极开展研究，取得突破性发展。随着工业不断发展，对技术的要求越来越高，不仅要求高效、高质，还要求高环保，激光焊接技术借助高能激光光束聚焦，实现深熔焊、快焊接，与传统焊接技术相比，更加灵活、效率，与现代工业高效率、自动化的生产要求相吻合。在不断地实践研究中已经证实，激光焊接具有广泛的适用性，传统焊接工艺使用的领域基本能够使用激光焊接，并且质量更高，速度更快。
参考文献：
[1]激光焊接技术的研究现状与展望[J].游德勇,高向东.焊接技术.2008(04)
[2]激光技术在汽车制造领域中的应用[J].于瑞.汽车工业研究.2007(10)
[3]现代激光焊接技术[M].科学出版社,陈彦宾编著, 2005
论文作者:杨望虎
论文发表刊物:《科技中国》2017年12期
论文发表时间:2018/5/2
标签：激光论文; 焊接技术论文; 熔池论文; 作业论文; 技术论文; 工业论文; 激光器论文; 《科技中国》2017年12期论文;