神奇的金屬縫紉術(shù)

焊接高級技師，上海外高橋造船廠薄板智能車間激光線班組長，中國船舶行業(yè)首批激光復(fù)合焊工藝開發(fā)團隊成員。

巧克力融化實驗

在陽光明媚的周末，同學(xué)們可以在父母的陪同下，做一個有趣的小實驗：拿出一面放大鏡，將陽光聚焦到一塊巧克力上。不一會兒，巧克力就如同被施了魔法一般，開始緩緩融化。這一看似平常的現(xiàn)象背后，實則蘊含著一個光學(xué)原理一—能量聚焦。而在工業(yè)領(lǐng)域，也有一種巧妙運用能量聚焦原理的焊接技術(shù)，它就是激光焊接技術(shù)。這一技術(shù)不僅革新了制造業(yè)，還悄然改變著我們的生活。

焊接的蛻變之路

焊接技術(shù)的歷史源遠流長，可追溯到幾千年前。商周時期，工匠們便掌握了鑄焊技術(shù)，用以打造青銅器。西漢時期，人們借助鍛焊工藝，制造出堅固的車馬配件。隨著工業(yè)革命的到來，現(xiàn)代焊接技術(shù)層出不窮，從火焰釬焊到電弧焊，再到自動焊接，焊接技術(shù)不斷更新迭代。

即便如此，現(xiàn)代常規(guī)的焊接技術(shù)還存在著一定的弊端。以鎢極氬弧焊為例，這一工藝在處理鈦合金和鎳基合金這類航空航天常用材料時，存在氣孔、脆化、熱裂紋等先天性缺陷。其熱影響面積大的特性，容易導(dǎo)致焊接接頭的組織和性能變化。而且，由于難以精確地控制熱量傳遞，焊縫尺寸精度和一致性也難以保障。在制造火箭發(fā)動機燃燒室這類對焊縫密封性、強度要求極高的部件時，現(xiàn)代常規(guī)的工藝很難將誤差控制在極小的范圍內(nèi)。這不僅增加了部件在極端工況下的安全風(fēng)險，還極大地限制了航空航天器的輕量化設(shè)計和性能提升，難以滿足現(xiàn)代航天探索和高端制造業(yè)對材料及工藝的嚴苛要求。

為突破這些難題，科研人員研發(fā)出激光復(fù)合焊技術(shù)。這種技術(shù)將激光焊和電弧焊有機結(jié)合，使兩種技術(shù)優(yōu)勢互補，顯著提升了焊接質(zhì)量，推動焊接技術(shù)邁向更高水平。

工作原理大揭秘

當激光復(fù)合焊作業(yè)時，激光束率先以極高的能量密度作用于焊件表面。在極短的時間內(nèi)，焊件表面材料迅速吸收激光能量，溫度急劇上升，瞬間形成一個深而窄的小孔，即“匙孔”。此時，電弧迅速介入，為焊接區(qū)域提供額外的熱量，并輸送填充材料。電弧釋放的熱量進一步熔化填充材料與焊件邊緣，使其融合。這一過程極大地增強了焊接過程的穩(wěn)定性，填充材料的加入也有效避免了焊縫氣孔等缺陷。相比單一的激光焊，激光復(fù)合焊的焊接速度大幅提升，對不同裝配精度的焊件適應(yīng)性更強，適用范圍進一步擴大。

這就好比兩人接力完成復(fù)雜任務(wù)，激光負責(zé)打開局面，電弧負責(zé)后續(xù)保障，二者緊密配合，高效完成焊接工作。

激光復(fù)合焊焊縫

激光復(fù)合焊的神奇優(yōu)勢

激光復(fù)合焊在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出卓越的性能。在汽車制造車間，激光復(fù)合焊的應(yīng)用大幅提升了車身的焊接質(zhì)量。它能夠使車身結(jié)構(gòu)更加牢固，在遭遇碰撞時，車身能有效吸收和分散能量，為車內(nèi)人員提供可靠的安全保障。同時，這種焊接方式還能減輕車身質(zhì)量，提高汽車的燃油效率。以一輛普通家用汽車為例，采用激光復(fù)合焊后，車身質(zhì)量可減輕約 10% ，油耗降低約 5% 。

在航空航天領(lǐng)域，激光復(fù)合焊更是大顯身手。航空發(fā)動機的葉片制造對精度和強度要求極高，現(xiàn)代常規(guī)的焊接方法難以滿足。激光復(fù)合焊憑借其高精度和高穩(wěn)定性，能夠完美地焊接各種復(fù)雜形狀的葉片，確保發(fā)動機的高效運行。不僅如此，激光復(fù)合焊還減少了焊接過程中的熱變形，降低了廢品率，為航空航天企業(yè)節(jié)省了大量成本。

你知道嗎？像海上夢幻城堡一樣的“愛達·魔都號”郵輪，還有馬上要下水的“愛達·花城號”郵輪，它們足足有16層甲板，居然都用到了超厲害的激光復(fù)合焊接工藝！

生活品質(zhì)的隱形助理

激光復(fù)合焊的應(yīng)用早已不局限于工業(yè)領(lǐng)域，它正悄然走進我們的日常生活。比如家里的不銹鋼廚具，很多都是通過激光復(fù)合焊制造而成的。這種焊接工藝讓廚具的焊縫更加美觀、牢固，不易出現(xiàn)滲漏。在電子產(chǎn)品領(lǐng)域，激光復(fù)合焊能夠?qū)崿F(xiàn)微小部件的精準焊接，保障設(shè)備的性能穩(wěn)定。

激光復(fù)合焊不僅是一項先進的技術(shù)，還是推動社會進步的重要力量。相信在不久的將來，這項神奇的技術(shù)會在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，給我們的生活帶來更多驚喜。

想一想

大家可以用吹風(fēng)機和放大鏡分別去加熱塑料瓶，觀察從能量分散到能量集中給塑料瓶帶來的形狀變化。