激光焊接技术应用及其发展

孙 炎 陆 琪

(江苏联合职业技术学院无锡交通分院，江苏 无锡 214151)

1 激光焊接的原理及特点

1.1 原理

激光焊接也就是让强度很高的激光束来辐射金属表面，让激光、金属发生反应，金属融合冷却后完成焊接。在具体焊接时有如下2种方法：第一种是热传导焊接，其原理是金属材料吸收激光，使光能转化成热能，从而出现熔合反应，在热量的传递过程中，使焊接元件有效连接起来[1]；第二种是激光深熔焊，其原理是经过激光辐射实现能量的转换，让材料发生热熔，期间会产生大量的金属蒸汽，蒸汽形成时会出现反作用力，使熔后的金属液体朝周围排挤，出现凹坑，在激光的不断照射下，凹坑会持续加深。激光不再照射后，凹坑溶液会发生会留，冷却凝固完成焊接[2]。

上述焊接方式都需要依据材料特征、焊接要求进行选择，它们之间最大的差别在于：热传导焊接熔池表面处在封闭状态，由于激光束并未穿透被焊材料，不会过多的扰动系统，焊缝也不会受到其他侵入，而激光深熔焊熔池是在激光束的穿透下成孔的，在焊接的过程中，小孔关闭可以造成气孔，这两种焊接手段能够在焊接期间进行转换[3]。

1.2 特点

激光焊接技术在具体使用使能够让焊缝热影响范围变小，因此能够高效运用到对温度比较敏感的材料焊接过程中。同时，该项技术具有反射、偏转特点，激光束能够在任意角度聚焦，这是一般的焊接装置不能实现的。此外，该项焊接技术还能够利用焊接手臂精准定位，能够加工微小工件，生产效率非常高。

2 激光焊接技术的研究现状及具体应用

2.1 研究现状

从目前的情况看，我国的激光焊接技术处在不断地研究探索、升级过程中，其中以哈尔滨的焊接研究院影响最大。除了对激光焊接种类、设备进行了研究外，也在探索新的动向，借鉴国外研究经验，让激光焊接技术取得更理想的效果。

2.2 具体应用

2.2.1 制造行业

现如今，在国内外的汽车制造中激光焊接技术都应用得比较广泛，全球利用该项技术的生产线众多，且呈逐渐上涨趋势。据有关调查研究显示，在20世纪80年代，德国、日本等一些国家的汽车制造企业就应用了激光焊接技术，推动了制造业的发展。激光焊接技术在汽车制造领域中的应用包括对不等厚板的焊接、汽车零部件焊接等几类。

2.2.2 粉末冶金行业

对于大多数的工业制造来说，对材料的要求都很高，以往的冶炼生产出的材料无法适应行业需求。而粉末冶金材料性能好等方面的优势，在慢慢取代冶铸材料，但同时也出现了和其它构件连接方面的问题。而激光焊接技术的应用有效解决了这一问题，为冶金材料的使用开辟了新路径，如，在粉末冶金材料连接过程中用钎焊方式对金刚石进行焊接，因熔合强度比较低，钎料在受热的情况下会脱落，而通过激光焊接就能够提升焊接强度。

2.2.3 电子工业

在电子工业中激光焊接技术也得到了普遍应用，尤其是在微电子工业中运用更多。因激光焊接热影响范围很小，加热快，所以，在封装集成电路壳体中其优势非常突出。同时，在真空器件生产中，激光焊接也被高效使用，达到提高了焊接的效果。

2.2.4 生物医学

从生物医学的角度看，关于激光焊接应用的研究集中在功能恢复等层面。据有关实践表明，激光焊接与以往的缝合方式进行比较，它的缝合速度更快，期间也未发生异物反应，被修复组织也能够正常生长。

3 激光焊接质量的影响因素及发展趋势

3.1 影响因素

研究表明，影响激光焊接效果非常关键的因素是焊接参数，因此，在使用这项技术时需要重点对焊接参数加以考虑，使激光焊接技术的作用得到最大限度的发挥。激光焊接参数包含输出功率、脉冲宽度等。其中，输出功率、速度会影响焊接温度，且熔池深度同样会影响焊接质量。在焊接时，光束焦距等会影响能量密度，短焦距的能量密度高，光斑很小，工件间距也比较小。此外，激光束还会对材料吸收率带来一定程度的影响。在焊接期间一般会用到惰性气体对熔池实施保护，如，氮气等气体。

3.2 发展趋势

激光焊接是在传统焊接技术的基础上发展起来的，其与传统的焊接技术相比，其优势在与它的应用范围更为广泛，能够最大限度的提高焊接的质量和精度。同时，它的功率密度比较高，可以快速释放能量，加之，它的聚焦点很小，可以保证材料缝合效果，不会让材料受损、变形，因而焊接结束后不必做后续处理，其本身就适用于高兴技术行业，在未来随着科技的进一步发展，人们对该项技术的深入了解，必然会在越来越多的领域得到应用。

从某种程度上看，激光焊接技术的应用，实现了传统焊接手段不能应用的众多领域，其可以高效满足各种材质的焊接要求，且因激光自身所特有的穿透性、折射性优势，它可以依据光速的运行轨道，多角度进行焊接，而这是传统焊接技术不能达到的高度。此外，激光焊接还可以瞬时释放热量，快速进行焊接，所以，对环境的要求也并不高，可以在常温环境下焊接，不必约束与真空环境等状态下。

通过长时间的发展，大众对激光技术的认知度也逐渐提高，其功能范围也逐渐扩展，朝着多个领域发展。在未来激光焊接技术不只是可以应用到汽车制造等各领域，其还能在军事等各个领域得到全面应用，推动社会的发展。

4 结语

随着科技的不断发展进步，各行业对高新技术的追求，焊接技术的持续发展是时代发展的必然。相信在未来，经过科技人才的共同努力，激光焊接技术额应用水平会逐步提高，在社会各行各业将会焕发光彩。