摘要：论述了激光焊接的工作机理及其特点，简单分析了影响激光焊接质量的因素，并介绍了激光焊接在现代工业实际中的应用。

　　关键词：激光焊接　功率密度　熔焊　应用

　　中图分类号：TH11　文献标识码：A　文章编号：1007-3973（2011）004-040-01

　　激光焊接是利用激光束聚焦后所获得的能量高，方向性好的光束照射在工件所需的焊接部位，使光能转化为热能，从而熔化金属进行焊接的一种工艺方法。激光焊接在机械，汽车，钢铁，造船，航空航天等行业得到了日益广泛的应用，并促进了技术的发展和进步。

　　1　激光焊接的工作机理

　　20世纪60年代以来，随着CO2，YAG等激光器的诞生，他们广泛应用于焊接中，激光焊接的工作机理按激光器所提供的功率密度的大小可分为两种：其一是激光传热熔化焊，工件表面吸收射激光，然后通过热传导而形成一定体积的熔池，这类激光器的功率密度为105～106w／cm2。另一种为激光深熔焊，它是由于材料在高的功率密度下瞬间汽化而形成圆孔空腔，随着激光束和工件的相对运动似的远控附近的金属熔化，流动，封闭，凝固连接形成焊缝，这类激光器的功率密度为106～108w／cm2。

　　2　激光焊接的主要特性

　　与其他焊接方法相比，激光焊接的主要优点有：

　　（1）激光焊接的功率密度大，方向性强

　　（2）激光焊接速度快，深度大，变形小

　　（3）激光焊接设备简单，可直接在大气中焊接，不需要真空或惰性气体的保护，便于用于实际生产。

　　（4）由于激光束能利用反射面将其向任何方向弯曲或聚焦，所以适合于焊接较复杂的零件。

　　（5）激光焊接还可以应用于异种金属材料的焊接，甚至可以焊接玻璃钢等非金属。

　　但激光焊接也有一定的局限性：

　　（1）焊接装配精度极高，因为激光束的光斑很小，焊缝很窄，不加任何填充材料，否则极易造成焊接缺陷

　　（2）激光焊接设备费用很高，一次性投资很大

　　3　影响激光焊接质量的因素

　　激光焊接参数是决定焊接能力的重要因素，直接影响焊接质量，因此必须对激光焊接的工艺参数进行研究和控制，才能有效采用激光焊接技术。

　　主要的工艺参数有：激光输出功率，激光输出波形，激光脉冲宽度，离焦量和焦距，焊接速度，材料的吸收率，保护气体等。

　　激光的输出功率和焊接速度影响着焊接温度，熔池的大小和熔池的深度，显著影响着焊接的质量。脉冲宽度影响着熔深和HAZ，对焊接质量也能产生很大的影响。焊接时光束的焦距和离焦量影响着能量密度，采用短焦距可获得较高的能量密度，光斑小，但要求工件的间距要小。激光束与材料吸收的相容性对材料的吸收率影响很大，它也影响着熔池中温度升高的趋势，对焊接热循环及焊接接头的质量造成一定的影响。另外保护气体也影响着焊接的质量，激光焊接中常使用惰性气体来保护熔池，一般用氮气，氩气，氦气，但氦气成本最高，防氧化性能最好，不易形成等离子体氩气防氧化性能也好，但易电离，常用于铝钛作保护气，氮气成本最低，一般应用于不锈钢的焊接。

　　4　激光焊接在现代工业中的实际应用

　　在发达国家中，激光焊接已得到了普遍的应用，以汽车业为例，世界许多大的汽车生产商车身都采用激光焊接，车身通常是由一个大的冲压件经过激光焊将平板坯拼接而成，由于激光焊接小的体积变形，几乎没有扭曲，配合机器人的自动化操作，可得到符合条件的车身，节省劳力和成本。同时激光焊接还可以将不同厚度，不同材质，不同强度的数块板坯焊在一起，用来压制大型的覆盖件，这样可减少冲模，焊接设备和工具，提高部件的精度，改善零件的整体性。

　　在国内，激光焊接在对板材拼接的焊接，多联齿轮的焊接，双金属锯条的焊接等激光焊接工艺都有一定的研究。中科院长春广电研究所利用CO2激光器焊接双金属焊条，焊接功率为700K，焊速2m／min，焊后经过高温回火，得到电子束焊接的质量，使用寿命极高。上海光电研究所和华中科技大学联合应用国产大功率C02激光器进行齿轮深熔焊接，得到焊接深度4mm，深宽比为2：1的焊缝。为解决武汉钢铁公司和东风汽车公司车身激光焊接的需要，我国研制了一套激光焊接设备，解决了高功率CO2焊接设备的关键技术，对开展4～6mm激光焊接提供了重要作用。

　　5　结束语

　　虽然激光技术仅有几十年广泛发展的历史，但随着科技的进步以及焊接与激光的紧密结合，激光焊接以其高的能量密度，方向性强及变形小的优势正逐步应用于制造业，国防工业，粉末冶金领域，电子工业，生物医学等领域，相信不久的将来，激光焊接技术会得到更为广泛的应用，极大地促进工业的发展和人类的文明和进步。

　　参考文献：

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