激光焊接技術應用及其發(fā)展

孫 炎 陸 琪

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院無錫交通分院，江蘇 無錫 214151)

1 激光焊接的原理及特點

1.1 原理

激光焊接也就是讓強度很高的激光束來輻射金屬表面，讓激光、金屬發(fā)生反應，金屬融合冷卻后完成焊接。在具體焊接時有如下2種方法：第一種是熱傳導焊接，其原理是金屬材料吸收激光，使光能轉化成熱能，從而出現(xiàn)熔合反應，在熱量的傳遞過程中，使焊接元件有效連接起來[1]；第二種是激光深熔焊，其原理是經(jīng)過激光輻射實現(xiàn)能量的轉換，讓材料發(fā)生熱熔，期間會產(chǎn)生大量的金屬蒸汽，蒸汽形成時會出現(xiàn)反作用力，使熔后的金屬液體朝周圍排擠，出現(xiàn)凹坑，在激光的不斷照射下，凹坑會持續(xù)加深。激光不再照射后，凹坑溶液會發(fā)生會留，冷卻凝固完成焊接[2]。

上述焊接方式都需要依據(jù)材料特征、焊接要求進行選擇，它們之間最大的差別在于：熱傳導焊接熔池表面處在封閉狀態(tài)，由于激光束并未穿透被焊材料，不會過多的擾動系統(tǒng)，焊縫也不會受到其他侵入，而激光深熔焊熔池是在激光束的穿透下成孔的，在焊接的過程中，小孔關閉可以造成氣孔，這兩種焊接手段能夠在焊接期間進行轉換[3]。

1.2 特點

激光焊接技術在具體使用使能夠讓焊縫熱影響范圍變小，因此能夠高效運用到對溫度比較敏感的材料焊接過程中。同時，該項技術具有反射、偏轉特點，激光束能夠在任意角度聚焦，這是一般的焊接裝置不能實現(xiàn)的。此外，該項焊接技術還能夠利用焊接手臂精準定位，能夠加工微小工件，生產(chǎn)效率非常高。

2 激光焊接技術的研究現(xiàn)狀及具體應用

2.1 研究現(xiàn)狀

從目前的情況看，我國的激光焊接技術處在不斷地研究探索、升級過程中，其中以哈爾濱的焊接研究院影響最大。除了對激光焊接種類、設備進行了研究外，也在探索新的動向，借鑒國外研究經(jīng)驗，讓激光焊接技術取得更理想的效果。

2.2 具體應用

2.2.1 制造行業(yè)

現(xiàn)如今，在國內(nèi)外的汽車制造中激光焊接技術都應用得比較廣泛，全球利用該項技術的生產(chǎn)線眾多，且呈逐漸上漲趨勢。據(jù)有關調(diào)查研究顯示，在20世紀80年代，德國、日本等一些國家的汽車制造企業(yè)就應用了激光焊接技術，推動了制造業(yè)的發(fā)展。激光焊接技術在汽車制造領域中的應用包括對不等厚板的焊接、汽車零部件焊接等幾類。

2.2.2 粉末冶金行業(yè)

對于大多數(shù)的工業(yè)制造來說，對材料的要求都很高，以往的冶煉生產(chǎn)出的材料無法適應行業(yè)需求。而粉末冶金材料性能好等方面的優(yōu)勢，在慢慢取代冶鑄材料，但同時也出現(xiàn)了和其它構件連接方面的問題。而激光焊接技術的應用有效解決了這一問題，為冶金材料的使用開辟了新路徑，如，在粉末冶金材料連接過程中用釬焊方式對金剛石進行焊接，因熔合強度比較低，釬料在受熱的情況下會脫落，而通過激光焊接就能夠提升焊接強度。

2.2.3 電子工業(yè)

在電子工業(yè)中激光焊接技術也得到了普遍應用，尤其是在微電子工業(yè)中運用更多。因激光焊接熱影響范圍很小，加熱快，所以，在封裝集成電路殼體中其優(yōu)勢非常突出。同時，在真空器件生產(chǎn)中，激光焊接也被高效使用，達到提高了焊接的效果。

2.2.4 生物醫(yī)學

從生物醫(yī)學的角度看，關于激光焊接應用的研究集中在功能恢復等層面。據(jù)有關實踐表明，激光焊接與以往的縫合方式進行比較，它的縫合速度更快，期間也未發(fā)生異物反應，被修復組織也能夠正常生長。

3 激光焊接質量的影響因素及發(fā)展趨勢

3.1 影響因素

研究表明，影響激光焊接效果非常關鍵的因素是焊接參數(shù)，因此，在使用這項技術時需要重點對焊接參數(shù)加以考慮，使激光焊接技術的作用得到最大限度的發(fā)揮。激光焊接參數(shù)包含輸出功率、脈沖寬度等。其中，輸出功率、速度會影響焊接溫度，且熔池深度同樣會影響焊接質量。在焊接時，光束焦距等會影響能量密度，短焦距的能量密度高，光斑很小，工件間距也比較小。此外，激光束還會對材料吸收率帶來一定程度的影響。在焊接期間一般會用到惰性氣體對熔池實施保護，如，氮氣等氣體。

3.2 發(fā)展趨勢

激光焊接是在傳統(tǒng)焊接技術的基礎上發(fā)展起來的，其與傳統(tǒng)的焊接技術相比，其優(yōu)勢在與它的應用范圍更為廣泛，能夠最大限度的提高焊接的質量和精度。同時，它的功率密度比較高，可以快速釋放能量，加之，它的聚焦點很小，可以保證材料縫合效果，不會讓材料受損、變形，因而焊接結束后不必做后續(xù)處理，其本身就適用于高興技術行業(yè)，在未來隨著科技的進一步發(fā)展，人們對該項技術的深入了解，必然會在越來越多的領域得到應用。

從某種程度上看，激光焊接技術的應用，實現(xiàn)了傳統(tǒng)焊接手段不能應用的眾多領域，其可以高效滿足各種材質的焊接要求，且因激光自身所特有的穿透性、折射性優(yōu)勢，它可以依據(jù)光速的運行軌道，多角度進行焊接，而這是傳統(tǒng)焊接技術不能達到的高度。此外，激光焊接還可以瞬時釋放熱量，快速進行焊接，所以，對環(huán)境的要求也并不高，可以在常溫環(huán)境下焊接，不必約束與真空環(huán)境等狀態(tài)下。

通過長時間的發(fā)展，大眾對激光技術的認知度也逐漸提高，其功能范圍也逐漸擴展，朝著多個領域發(fā)展。在未來激光焊接技術不只是可以應用到汽車制造等各領域，其還能在軍事等各個領域得到全面應用，推動社會的發(fā)展。

4 結語

隨著科技的不斷發(fā)展進步，各行業(yè)對高新技術的追求，焊接技術的持續(xù)發(fā)展是時代發(fā)展的必然。相信在未來，經(jīng)過科技人才的共同努力，激光焊接技術額應用水平會逐步提高，在社會各行各業(yè)將會煥發(fā)光彩。