激光焊接综述

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1、激光焊接综述摘要：简要介绍了焊接激光器及其工作原理，列举了激光焊接技术在现代工业中的应用，并指出了相关技术的发展趋势，研究表明激光焊接技术将得到广泛应用。关键词：激光焊接器激光焊接原理双光束激光焊接前言激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。激光指在能量相应于两个能极能量差的光子作用下，诱导在高能态的原子向低能态迁，并同时发射出相同能量的光子。［1］其产生的基木条件包括泵浦源、激光介质和谐振腔等。激光具有方向性好，单色性好，相干性好和光脉冲可以极窄的特点。激光焊接是一种现代的焊

2、接方法。20世纪80年代中期，激光焊接作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。1985年德国蒂森钢铁公司与德国大众汽车公司合作，在Aud订00车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。90年代欧洲、北美、日本各大汽车生产厂开始在车身制造中大规模使用激光拼焊板技术。目前，无论实验室还是汽车制造厂的实践经验，均证明了拼焊板可以成功地应用于汽车车身的制造。［2］激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，焊接深度/宽度比高，热影响区小，不受磁场的影响，不局限于导电材料,不需要真空的工作条件并且焊接过程中不产生X射线等优

3、点，因此焊接质量比传统焊接方法高，自20世纪70年代以来，已广泛应用于工业的各个领域。［3］1焊接激光器焊接用激光器要求功率密度高（10〜100w/cm）、功率密度分布呈基模态、光束质量好等。常用的焊接激光器主要包括以下几种：C02气体激光器、ND:YAG激光器、光纤激光器、碟形YAG激光器和半导体阵列激光器等。表1列出儿种焊接激光器的主要技术性能参数下，只有焦点处于最佳位置范围内才能获得最大。2激光焊接和传统电弧焊的最大区别在于热传导方式的不同，材料对激光束能量的吸收受到很多因素的影响，激光束的类型、即时

4、激光束的能量密度和材料的表面状态都会影响能量的传输。影响材料激光焊接的两个重要指标是：（1）热传输效率，即工件吸收的热量与激光束能量之比。（2）熔化效率，即熔合区刚好熔化工件需要的热量与工件吸收的热量之比。激光焊接的工艺参数包括功率密度、离焦量、焊接速度等。功率密度是激光加工过程中最重要的参数之…。在激光焊接中，光束焦点位置是最关键的工艺参数之一。在一激光功率和焊接速度下，只有焦点处于最佳位置范围内才能获得最大熔深和最佳的焊缝质量。在实际激光焊接中，为了避免和减少影响焦点位置稳定性的因素，需要设计专门的夹具

5、。夹具使用的合适与否直接关系到激光焊接的质量高低。1激光焊接的应用及新激光焊接技术随着大功率激光器的出现，激光焊接在机械、汽车、造船、航空航天、钢铁、海洋工程、零件表面修复等工业领域获得H益广泛的应用。激光焊接早已应用在汽车制造业。随着车身防腐蚀和进一步降低车重的要求，铝材料已经广泛应用在发动机、轮圈、仪表板装饰及其它零部件上，由于激光焊接本身的优点，使激光焊接铝合金具有独特的优势。［4］另外，近期汽车零部件制造中出现镁合金，世界各大汽车公司都已经把采用镁合金零部件的多少作为衡量其汽车产品技术是否领先的标志

6、。与铝合金相比，镁合金在焊接时更易形成疏松、热脆性较大的氧化膜及夹渣，其焊接工艺更为复杂。由于激光焊接铝合金技术的显著进步，近年来镁合金的激光焊接成为研究的热点。激光焊接在航空制造业的应用也已经非常广泛。飞机机身是由成千上万个零部件组成的，需要上百万个钏钉连接，钏钉技术已经发展到了极限，很难在生产效率和减轻机身重量上面再有所突破，激光焊接成为一种理想的替代技术，采用激光焊接技术还可以使机身的重量减轻15%之多。［5］近年来，双光束激光焊接正成为激光焊接领域的热门技术。研究发现，采用双光束激光焊接能降低熔池的

7、冷却速率，对含碳量较高的钢材能显著提高焊缝质量，同时，双光束激光焊接的表面熔化蒸气团更为稳定，波动较小，有利于形成稳定的焊缝质量，减少气孔等缺陷。另外，采用激光+电弧的复合焊接方法，也已成为激光焊接的发展趋势之一，该方法将激光和电弧两种热源的优点集中起来，弥补单热源焊接工艺的不足。［6］目前人们对激光焊接技术的研究工作相当重视，报告称由漳州维德焊接技术有限公司与中科院福建物质结构研究所共同开发的”千瓦级全固态激光器的研究开发与应用”已被列为在国家重大科研攻关项目，该项目已进入样机试制阶段，激光焊接项目的产业

8、化将对国家装备制造业水平的提高起到积极的推动作用O4结论(1)激光焊接技术是先进制造方法之一；(2)激光技术在材料焊接上的应用主要体现在新型激光器的研发，不同材料激光焊接工艺的优化及高精度激光焊接设备的开发等方面；(3)国家装备制造业水平的提高，依赖于相关基础行业水平的提高，激光焊接技术的研究开发及应用将推动国家的相关行业的发展。参考文献[1]潘际銮等.激光焊接技术的发展[J]・焊接，2009(2)・[2]百度百