激光焊接技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

鄒宏琨（北京天潤建設(shè)有限公司,北京 100062）

激光焊接技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

鄒宏琨
（北京天潤建設(shè)有限公司,北京 100062）

摘 要：在世界各國的制造業(yè)中，激光應(yīng)用一直都是熱點(diǎn)和重點(diǎn)。由于它能滿足當(dāng)前工業(yè)要求的節(jié)能無污染、高效率、智能化等要求，所以激光在工業(yè)制造的很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。而其中激光焊接技術(shù)又是激光應(yīng)用中最主要的一項(xiàng)。本文主要根據(jù)激光焊接技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用中存在的一些不足或者自身的缺陷，以及針對(duì)激光焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)做出大膽的應(yīng)用前景分析。激光焊接技術(shù)又包括了等離子體控制、激光器的制造以及智能化檢測(cè)焊接的過程等技術(shù)，有效合理地利用好激光焊接技術(shù)，可以促進(jìn)我國工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：激光焊接技術(shù)；存在的問題；應(yīng)用與發(fā)展

0 引言

激光的研究與發(fā)展已經(jīng)有五十年左右的歷史了，是通過光源在被輻射過程被動(dòng)放大化后產(chǎn)生的。它的使用功率和質(zhì)量在不斷改進(jìn)中有了很大的提高，激光加工技術(shù)因此成了二十一世紀(jì)在材料加工方向最有發(fā)展前景的應(yīng)用技術(shù)之一。激光焊接技術(shù)是在材料加工方面應(yīng)用最廣泛的一種，運(yùn)用在很多行業(yè)，包括輪船制造業(yè)、汽車制造業(yè)、建筑業(yè)及航天制造業(yè)等。正確的運(yùn)用激光焊接技術(shù)可以帶來很多方面的便捷和高效，是工業(yè)的一項(xiàng)新型技術(shù)，值得廣泛推廣。

1 當(dāng)前激光焊接技術(shù)還存在的一些問題

1.1 焊接過程存在氣孔

焊接過程為什么會(huì)有氣孔的伴隨出現(xiàn)一直還是個(gè)謎，人們一般的猜測(cè)是，激光在焊接冷卻中由于氫的溶解性突然變差所以產(chǎn)生了氫氣孔或者是激光束會(huì)引發(fā)熔解池金屬變化匙孔發(fā)生變動(dòng)[1]，熔池內(nèi)的金屬發(fā)生紊流從而產(chǎn)生了氣孔。科學(xué)的解釋一般有兩種，一種是在高溫條件下氫大量融入導(dǎo)致了焊接微型氣孔的生成，另一種則是認(rèn)為氣孔不規(guī)則的生成是由于其中鎂元素的蒸發(fā)燃燒損耗導(dǎo)致的。

1.2 焊接過程容易不穩(wěn)定

激光在深熔的焊接過程中往往會(huì)伴隨匙孔效應(yīng)的發(fā)生，由于匙孔主要是由等離子體和金屬蒸汽組成的，這些氣體會(huì)對(duì)激光有較強(qiáng)的吸收輻射作用，所以導(dǎo)致了在焊接過程中出現(xiàn)了不穩(wěn)定。只要激光輻射照明度低于一定的標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)發(fā)生深熔焊和熱傳導(dǎo)焊不停發(fā)生變幻，形成了焊接的不穩(wěn)定。

1.3 焊接過程容易導(dǎo)致金屬有裂痕

激光的功率和密度一般很高，所以熱影響區(qū)域一般很小。被焊接的金屬材料在冷卻過程中速度很快，導(dǎo)致有些合金，在最后的凝固狀態(tài)的柱狀形態(tài)晶體區(qū)域發(fā)生低熔點(diǎn)性共晶組織現(xiàn)象，從而導(dǎo)致結(jié)晶破裂，金屬表面形成裂痕。

2 當(dāng)前激光焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用

2.1 激光焊接技術(shù)在汽車工業(yè)的應(yīng)用

隨著人們生活水平的提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶，汽車市場(chǎng)的需求也在與日俱增。如何提高汽車制造工業(yè)的水平和效率一直是個(gè)待攻克的難關(guān)。世界上很多的知名汽車企業(yè)如奔馳、大眾已經(jīng)從上世紀(jì)八十年代開始就研究了激光焊接技術(shù)對(duì)汽車的應(yīng)用，主要包括了車身、側(cè)框、車頂燈部位的釩金材料的焊接。九十年代更多的知名汽車制造商如福特、通用也加入了激光焊接技術(shù)[2]。日本的汽車公司運(yùn)用激光焊接和切割技術(shù)來制造車身的覆蓋件等，因性能的卓越，使得越來越多的高強(qiáng)鋼硬激光焊接配件被應(yīng)用到汽車的制造中。激光的焊接技術(shù)也應(yīng)用到了汽車車體部位部件的加工，如離合器、散熱器和排氣管及增壓器輪軸等等，成了又一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的汽車零部件制造技術(shù)。而由于我國的汽車發(fā)展起步較晚，所以目前只有少數(shù)汽車制造商會(huì)采用激光焊接技術(shù)對(duì)汽車進(jìn)行改造，但是激光技術(shù)已經(jīng)成了市場(chǎng)主流，相信不久我國的汽車制造商都會(huì)逐步采用的。而與之相對(duì)的是我國的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)對(duì)激光焊接技術(shù)的研究卻處于前列，并且已經(jīng)取得了多項(xiàng)驕人的成績。

2.2 激光焊接技術(shù)在醫(yī)療方面的應(yīng)用

激光焊接技術(shù)在生物醫(yī)療組織方面的應(yīng)用已經(jīng)存在了將近四十年的歷史。最早的是一名醫(yī)療人員成功運(yùn)用激光焊接技術(shù)吧血管和輸卵管連接在了一起，并且效果顯著，從而給后面的醫(yī)療工作者提供了一個(gè)爭相模仿的典范。更多醫(yī)學(xué)人員大膽的把這項(xiàng)技術(shù)從生物組織轉(zhuǎn)移到了其他組織上。例如激光焊接技術(shù)在人體神經(jīng)方面的應(yīng)用，是國內(nèi)外醫(yī)療人員研究的熱點(diǎn)之一，其中主要是存在激光波長的差距、劑量的多少適宜以及使用何種激光焊接材料對(duì)功能更好的恢復(fù)方面的爭議。激光焊接還運(yùn)用在了牙科方面的治療，可以修復(fù)口腔內(nèi)的多種問題[3]。材料的選擇也很多，可以是鈦合金或者鈷鉻合金等，制作的產(chǎn)品也有很多，從鑄造支架到烤瓷官橋再到附著體，激光焊接技術(shù)和以前的醫(yī)療技術(shù)相比無不體現(xiàn)出了其絕對(duì)的優(yōu)越性。

2.3 激光技術(shù)在輪船制造業(yè)的應(yīng)用

輪船上使用的木板一般都有比較厚、焊接縫隙比較長等特點(diǎn)。所以容易經(jīng)常性引發(fā)在焊接過后的船板翹動(dòng)，甚者嚴(yán)重的發(fā)生變形等問題。根據(jù)粗略的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，如果使用普通的焊接技術(shù)焊接輪船上的木板，大概有四分之一以上的總工作量都要花在船板的整理改動(dòng)過程中，浪費(fèi)時(shí)間和資源，相當(dāng)?shù)牟缓侠怼５侨绻褂眉す夂附蛹夹g(shù)就完全不同了，根據(jù)激光自身特有的性質(zhì)，激光焊接在一定區(qū)域能量集中高，同時(shí)光束面積一般也很小，導(dǎo)致熱影響到的區(qū)域和普通的弧焊方式相比較會(huì)小很多。所以焊接過后船板不會(huì)發(fā)生較明顯的形變，可以很好的應(yīng)用到輪船制造業(yè)中。還有一方面就是，由于船板的制造有很多道不同的工序，要在不同的地方分別完成，材料在一個(gè)工作臺(tái)被切割后要送到另一個(gè)工作臺(tái)中進(jìn)行焊接部分，如果使用的是激光焊接技術(shù)，那么可以通過使用適合的傳輸設(shè)備和發(fā)射器，讓材料的切割和焊接部分在一個(gè)地方一起完成，提高了工作效率，節(jié)約了時(shí)間和資源。同時(shí)由于激光焊接有很大的深寬比值，所以在很小焊縫不變形的情況下也能完成對(duì)大船板的焊接工作，所以國外最高可以完成十厘米厚的船板焊接。而目前我國這方面還處于起步階段，仍然需要大量進(jìn)口一些激光焊接先進(jìn)設(shè)備。

3 結(jié)語

激光焊接技術(shù)作為激光應(yīng)用中的重要組成部分，盡管還存在一些小問題，但是由于其自身的卓越優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在全世界各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用，給工業(yè)的制造和人們的生活帶來了便捷與高效，正確運(yùn)用好這項(xiàng)技術(shù)一定能提高我國的科技發(fā)展水平，最終促進(jìn)社會(huì)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳根余,顧春影,梅麗芳,李時(shí)春.激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用與激光組焊單元設(shè)計(jì)[J].電焊機(jī),2010(05).

[2]陳飛.激光焊接技術(shù)在船舶制造中的應(yīng)用與前景[J].造船技術(shù),2011(05).

[3]李少華,康蓉娣.激光焊接技術(shù)及其應(yīng)用[J].艦船防化,2011(04).