激光焊接技术的应用与发展

2015-07-17邹宏琨北京天润建设有限公司北京100062

山东工业技术 2015年7期

邹宏琨（北京天润建设有限公司,北京 100062）

激光焊接技术的应用与发展

邹宏琨
（北京天润建设有限公司,北京 100062）

摘要：在世界各国的制造业中，激光应用一直都是热点和重点。由于它能满足当前工业要求的节能无污染、高效率、智能化等要求，所以激光在工业制造的很多领域都有广泛的应用和发展。而其中激光焊接技术又是激光应用中最主要的一项。本文主要根据激光焊接技术当前应用中存在的一些不足或者自身的缺陷，以及针对激光焊接技术的优势做出大胆的应用前景分析。激光焊接技术又包括了等离子体控制、激光器的制造以及智能化检测焊接的过程等技术，有效合理地利用好激光焊接技术，可以促进我国工业的进步与发展。

关键词：激光焊接技术；存在的问题；应用与发展

0 引言

激光的研究与发展已经有五十年左右的历史了，是通过光源在被辐射过程被动放大化后产生的。它的使用功率和质量在不断改进中有了很大的提高，激光加工技术因此成了二十一世纪在材料加工方向最有发展前景的应用技术之一。激光焊接技术是在材料加工方面应用最广泛的一种，运用在很多行业，包括轮船制造业、汽车制造业、建筑业及航天制造业等。正确的运用激光焊接技术可以带来很多方面的便捷和高效，是工业的一项新型技术，值得广泛推广。

1 当前激光焊接技术还存在的一些问题

1.1 焊接过程存在气孔

焊接过程为什么会有气孔的伴随出现一直还是个谜，人们一般的猜测是，激光在焊接冷却中由于氢的溶解性突然变差所以产生了氢气孔或者是激光束会引发熔解池金属变化匙孔发生变动[1]，熔池内的金属发生紊流从而产生了气孔。科学的解释一般有两种，一种是在高温条件下氢大量融入导致了焊接微型气孔的生成，另一种则是认为气孔不规则的生成是由于其中镁元素的蒸发燃烧损耗导致的。

1.2 焊接过程容易不稳定

激光在深熔的焊接过程中往往会伴随匙孔效应的发生，由于匙孔主要是由等离子体和金属蒸汽组成的，这些气体会对激光有较强的吸收辐射作用，所以导致了在焊接过程中出现了不稳定。只要激光辐射照明度低于一定的标准，就会发生深熔焊和热传导焊不停发生变幻，形成了焊接的不稳定。

1.3 焊接过程容易导致金属有裂痕

激光的功率和密度一般很高，所以热影响区域一般很小。被焊接的金属材料在冷却过程中速度很快，导致有些合金，在最后的凝固状态的柱状形态晶体区域发生低熔点性共晶组织现象，从而导致结晶破裂，金属表面形成裂痕。

2 当前激光焊接技术的广泛应用

2.1 激光焊接技术在汽车工业的应用

随着人们生活水平的提高，汽车已经走进了千家万户，汽车市场的需求也在与日俱增。如何提高汽车制造工业的水平和效率一直是个待攻克的难关。世界上很多的知名汽车企业如奔驰、大众已经从上世纪八十年代开始就研究了激光焊接技术对汽车的应用，主要包括了车身、侧框、车顶灯部位的钒金材料的焊接。九十年代更多的知名汽车制造商如福特、通用也加入了激光焊接技术[2]。日本的汽车公司运用激光焊接和切割技术来制造车身的覆盖件等，因性能的卓越，使得越来越多的高强钢硬激光焊接配件被应用到汽车的制造中。激光的焊接技术也应用到了汽车车体部位部件的加工，如离合器、散热器和排气管及增压器轮轴等等，成了又一项标准的汽车零部件制造技术。而由于我国的汽车发展起步较晚，所以目前只有少数汽车制造商会采用激光焊接技术对汽车进行改造，但是激光技术已经成了市场主流，相信不久我国的汽车制造商都会逐步采用的。而与之相对的是我国的科学研究机构对激光焊接技术的研究却处于前列，并且已经取得了多项骄人的成绩。

2.2 激光焊接技术在医疗方面的应用

激光焊接技术在生物医疗组织方面的应用已经存在了将近四十年的历史。最早的是一名医疗人员成功运用激光焊接技术吧血管和输卵管连接在了一起，并且效果显著，从而给后面的医疗工作者提供了一个争相模仿的典范。更多医学人员大胆的把这项技术从生物组织转移到了其他组织上。例如激光焊接技术在人体神经方面的应用，是国内外医疗人员研究的热点之一，其中主要是存在激光波长的差距、剂量的多少适宜以及使用何种激光焊接材料对功能更好的恢复方面的争议。激光焊接还运用在了牙科方面的治疗，可以修复口腔内的多种问题[3]。材料的选择也很多，可以是钛合金或者钴铬合金等，制作的产品也有很多，从铸造支架到烤瓷官桥再到附着体，激光焊接技术和以前的医疗技术相比无不体现出了其绝对的优越性。

2.3 激光技术在轮船制造业的应用

轮船上使用的木板一般都有比较厚、焊接缝隙比较长等特点。所以容易经常性引发在焊接过后的船板翘动，甚者严重的发生变形等问题。根据粗略的统计结果表明，如果使用普通的焊接技术焊接轮船上的木板，大概有四分之一以上的总工作量都要花在船板的整理改动过程中，浪费时间和资源，相当的不合理。但是如果使用激光焊接技术就完全不同了，根据激光自身特有的性质，激光焊接在一定区域能量集中高，同时光束面积一般也很小，导致热影响到的区域和普通的弧焊方式相比较会小很多。所以焊接过后船板不会发生较明显的形变，可以很好的应用到轮船制造业中。还有一方面就是，由于船板的制造有很多道不同的工序，要在不同的地方分别完成，材料在一个工作台被切割后要送到另一个工作台中进行焊接部分，如果使用的是激光焊接技术，那么可以通过使用适合的传输设备和发射器，让材料的切割和焊接部分在一个地方一起完成，提高了工作效率，节约了时间和资源。同时由于激光焊接有很大的深宽比值，所以在很小焊缝不变形的情况下也能完成对大船板的焊接工作，所以国外最高可以完成十厘米厚的船板焊接。而目前我国这方面还处于起步阶段，仍然需要大量进口一些激光焊接先进设备。