激光焊接技术范文

激光焊接技术范文第1篇

摘 要：激光是20世纪以来，继计算机、原子能、半导体之后，人类的又一重大发明。由于其用于焊接技术中具有被焊件变形极小、热影响区小、焊接深度/宽度比高、不局限于导电材料、不受磁场的影响、焊接过程中不产生X射线并且不需要真空的工作条件等特点，目前在很多的制造领域得到广泛应用。以美国、日本和欧盟为首的发达国家非常重视激光焊接技术的应用和发展，并将其列入国家的发展计划。该文对激光焊接技术的工作原理、工艺参数、特性特点和在现代工业中的应用等方面进行了综述，研究表明它既是高质量、低成本生产不可或缺的技术手段，又是新产品研发的技术保证。

关键词：激光焊接 工作原理 工艺参数 特性特点 技术应用

中图分类号：TG45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（a）-0059-02

焊接技术是实现材料永久性连接的方法，被广泛应用在机械制造、动力工程、建筑工程、车辆工程、石油化工和航空航天等领域，已成为制造业不可或缺的加工技术。目前常用的焊接方法有电弧焊接、电子束焊接、电阻焊接和钎焊等。但这些焊接方法在空间限制和对精细件的操作等方面都存在各自的缺点。激光束作为一种高能量密度的热源，因其具有高精度、高能量密度和适应性强的特点，近些年在焊接领域得到了迅速的发展和运用，已逐渐成为传统焊接技术的补充和发展，并正朝着高质量、低成本的方向发展，具有很大的发展前景和发展潜力。在未来，其在材料连接领域必将起到至关重要的作用。

1 激光焊接的原理

激光焊接本质上是非透明物质和激光相互作用的过程。整个过程是极其复杂的反应过程，宏观上表现为熔化、吸收、汽化和反射，微观上是一个量子过程。根据焊接的机理分为热传导焊接和激光深熔焊。热传导焊接是当激光辐射到焊接材料上时，一部分激光被焊接材料吸收并将光能转化为热能，表面热量通过以热传递的形式向材料深处传递使焊接工件熔化，最终将焊件熔接到一起。激光深熔焊是将功率密度较大的激光束辐射到焊接材料时，材料将吸收的光能转化为热能，并被加热到汽化产生金属蒸汽，在金属蒸汽离开工件表面时产生的反作用力的作用下，熔化的金属液体流向四周并形成凹坑，随着热量的不断产生，凹坑逐渐加深，当停止激光的照射后，凹坑周边溶液回流、冷却后将工件焊接在一起。

2 激光焊接的工艺参数

现在激光焊接在各领域中得到了广泛的运用，因为焊接质量出现问题造成的危害是十分严重的，故正确控制和设定影响焊接质量的工艺参数，使其在激光焊接过程中控制在良好的范围内，对保证焊接质量有着重要的意义。现实生产中激光焊接的工艺参数如下。

（1）焊接速度：焊接速度低会使焊接材料过度熔化，从而导致工件焊穿，而焊接速度过快又会使焊接的熔深过浅。所以在现实生产中对特定材料的厚度和激光功率有一个合理的焊接速度范围。

（2）离焦量：离焦量是激光焊接的重要参数，因为离焦量改变了能量密度和光斑直径。当离焦量较小时，激光光斑直径小、功率密度大，熔池有较快的扩展速度，而初始匙孔直径减小；如果离焦量较大时，初始匙孔直径增大，而熔池扩展速度减慢，焊点尺寸有可能减小。

（3）激光脉冲宽度：激光脉宽由热影响区和熔深确定，它区别于材料熔化和材料去除，决定加工设备的体积和造价。实践证明每种材料都有一个可使熔深达到最大的最佳脉冲宽度。

（4）激光脉冲波形：当焊接材料表面被高强度激光束辐射时，将会有60%～98%的能量反射而损失掉，且材料的反射率会随时间而变化。当材料温度在熔点时，反射率会下降，当材料在熔化状态时，反射率稳定在一定数值上。

（5）功率密度：单位面积内激光功率称为功率密度，它直接影响材料的升温时间，激光功率越大，材料表面温度升得就越快。高功率密度在切割、打孔等材料去除加工中得到广泛的应用。低功率密度易形成良好的熔融焊接，在传导型激光焊接中，其数值控制在104～105 W/cm2。

3 激光焊接的特点

（1）激光的能量释放极其迅速，整个焊接过程在几秒内完成。这提高了焊接生产效率，并有效减少了焊接材料的氧化量。激光焊接的能量密度高并且热量比较集中，因此焊接热影响区极小，非常适合热敏感材料的焊接。

（2）用偏转棱镜或反射镜可以将激光束在任何方向聚焦和反射，并可用光导纤维传到难以接近的位置，所以可以应用到无法安置或难以接近的焊接地点。

（3）激光束聚焦后可获得很小的光斑，并能精确定位，因此可以用于微小型工件的大批量自动化生产。

（4）激光束易实现光束的空间和时间分光，能进行多光束同时加工和多工位加工，因而为精密焊接提供了有力基础。

（5）激光焊接在具有以上优点的同时，也存在要求焊件装配精度高、要求光束位置不能显著偏移、最大可焊厚度受到限制、能量转换效率太低和设备投资较高的缺点。

4 激光焊接技术的应用

随着对焊接技术的研究和工业激光器的研发，激光焊接技术在量产焊接行业得到广泛的运用。国外发达国家激光焊接技术在航空工业、核能设备、汽车制造、塑料焊接、船舶制造和特种材料焊接等领域已达到与传统相融合，成为一项成熟的焊接技术。例如德国的奔驰、奥迪、大众，瑞典的沃尔沃等汽车制造商从20世纪80年代就在车身、车顶和侧框等部位采用激光焊接技术。近期世界各大汽车制造商都把镁合金在零部件利用的多少作为衡量其产品技术领先程度的标志，而镁合金在焊接时容易形成热脆性大、组织疏松的氧化膜，其焊接工艺更为复杂，所以近期激光焊接镁合金成为研究的热点。国内对激光焊接技术的研究主要在激光焊接特性分析、控制、检测，深熔激光焊接模拟，水下激光焊接、激光堆焊、填丝激光焊、铝合金激光焊和宽板激光拼焊等质量控制方面。随着我国工业制造的发展，高效的加工技术将是未来工业发展的趋势，而激光焊接技术与这一发展趋势十分匹配。但是我国在激光焊接的应用缺少更多的数据支撑，有待进一步深入研究。

5 结语

激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、材料技术、自动化技术、产品设计技术和机械制造技术为一体的综合技术。作为一种新型的焊接技术由于具有很强的加工能力、很高的适应性以及更加先进的质量检测手段，激光焊接技术在许多行业已经逐步取代了一些传统的焊接技术。伴随世界工艺和技术的不断发展，激光作为非接触柔性制造工具的特点必将体现得更加鲜明。激光焊接必然会成为绿色环保、便捷高效、节能降耗的先进制造技术，促进我国产品技术改造和工业领域的技术进步，满足我国制造业的发展需要。

参考文献

[1] 王刚.激光焊接技术的现状及应用领域[J].科技展望，2016，26（18）：149.

[2] 王志.激光焊接技术的研究现状及发展趋势[J].新技术新工艺，2016（3）：42-44.

[3] 屈红英.激光焊接技术在汽车制造中的应用价值分析[J].中国设备工程[J].中国设备工程，2016（9）.

[4] 陈永.激光焊接技术应用及其发展趋势[J].城市建设理论研究：电子版，2015（29）.

激光焊接技术范文第2篇

【关键词】 激光 焊接技术 现状 应用

激光焊接已逐渐受到人们关注，激光焊接技术拥有高精度、高质量、低变形、高速度和高效率的特点。1970年以后，随着金属铝等焊接物质的研制成功，激光焊接技术在其他领域中也得到推广和应用。尤其是在制造业，冶金业以及生物医学方面应用较为广泛。后来，随着航天技术的发展，激光焊接技术逐渐被应用到了航天领域。

1 国内外焊接技术中激光焊接技术的研究现状

1.1 国外激光焊接技术的研究现状

目前国外的激光焊接技术已比较成熟，以美国为首的发达国家非常注重激光焊接技术的发展状况。将激光焊接技术列入国家的发展计划当中，并投入大量资金用于激光焊接技术的研究与人员的培训。发展过程中也注意传统产业的优势，做到激光焊接技术与传统产业相结合。由于发展比较早，目前发达国家的激光焊接技术存在很多优势，主要有，热影响区极小，而且焊接过程中无热损伤的现象，焊接速度比一般的烙焊要快10-100倍。焊接点极小，最大程度的避免了杂质的污染和腐蚀程度，此外，焊点的抗裂性能也非常高。

1.3 国内激光焊接技术的研究现状

国内焊接技术由于起步比较晚，发展也相对缓慢。近年来，由于政策的要求以及环保的需要，激光技术才逐渐被广泛应用。对激光焊接的研究也主要集中在激光焊接的形成机理、检测、分析、控制等。一些高校也逐渐开展激光焊接的相关课程，比如通过分析超细粒钢的焊接性及激光焊接的特点，进行了400MPa和800MPa种超细晶粒钢的激光焊接试验。目前国内对于高强度的激光焊接焊性方面的研究还存在很多不足的地方，缺少很多相关数据，还需要培训更多的专业人员进行深入研究。

2 焊接技术中激光焊接技术的应用

随着激光焊接技术的逐渐成熟，其应用领域也不断扩大。但是由于激光焊接设备的成本和维修费用比较高，除了一些大批量生产或者规模零件焊接的行业，激光焊接技术很少应用。欧美的激光焊接技术主要应用于金属加工业和汽车制造业，而亚洲地区的激光焊接技术较多的应用于半导体工业和电器工业。

2.1 制造业的应用

在国外，激光焊接技术在轿车制造中应用十分广泛，并以比较高的速度增长。日本在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸汽发生器细管的维修；激光焊接技术在造船中也比较普遍，传统焊接工艺中的焊后变形是造船业面临的主要问题，而激光焊接由于具有焊后热影响区小、热损伤小、焊后抗裂性能高的特点，焊后基本没有明显的变形；由于采用激光焊接，一定程度上减轻了船身的重量，在造船业中发挥了很重要的作用。

2.2 冶金行业的应用

现如今，越来越多的粉末冶金材料走向市场，它与其他零件的连接问题逐渐显现出来，使粉末冶金的应用受到限制。而激光焊接技术由于结合强度低、焊接轻度高以及很好的耐高温性为粉末冶金材料的发展开辟了新的道路。

2.3 汽车工业的应用

汽车工业作为发达国家的重要经济来源一直就是各国研究的重点。激光焊接技术在提高车身强度的同时也大大减轻了车身重量，降低了汽车的生产成本。目前激光焊接技术在很多中高档汽车中已广泛使用。

2.4 电子工业的应用

由于激光焊接技术在焊接过程中对机械的损伤程度较小而且大都可以避免，特别符合电子行业的要求。激光技术的高精度、无污染、热影响区小等优点也使得激光焊接技术在电子工业中得到广泛的应用。目前，激光焊接技术已经逐渐被运用到电子工业中，例如，很多商家均利用激光焊接工艺生产重传感器。但激光消融、激光电镀等原理方面还在研究当中。

2.5 生物医学的应用

1970年以后，有关生物组织的激光焊接开始出现，主要应用于血管和输卵管的焊接。随着激光焊接优越性逐渐被研究人员发现，各种生物组织的激光焊接逐渐得到推广。激光焊接在生物医学中呈现出不同的焊接优势。主要有，手术部位吻合速度快。而且愈合过程中没有异物反应，修复后的组织能够按照原来的生长特点来生长。研究人员也在进一步研究激光焊机焊接在生物医学领域的应用。

2.6 航空航天领域的应用

以美国为首的发达国家在20世纪70年代初涉激光焊接技术在航空航天领域的应用。他们培训了专业的研究人员，对航天工业中的各种容器及轻量级结构立项，开展了长达7年多年的激光焊接应用研究。新的研究成果取代了原有的铆钊一，提高了机身的强度，减轻了机身的重量。我国在航空航天领域的激光焊接技术也是比较先进的，开始对航天领域中所用的各种合金进行激光焊接技术的研究，并取得了很好的成果，而且已逐渐投入使用。激光焊接由于很高的精密度以及可靠性，使其在该领域应用中显现的优势明显强于其它方法的焊接技术。

2.7 塑料加工中的应用

国外对于塑料加工中的激光焊接已经处于领先水平，而我国仍处于研究开发阶段。激光焊接热损伤小的优点使其在塑料加工方面的优势突出。焊接过程中激光束大多能够通过不同层次的材料，而且更容易通过热传导被吸收成为焊接区域。塑料加工中的激光焊接比传统的焊接工艺污染程度更小，质量更好，也为激光焊接技术的应用提供了更广阔的前景。

3 结语

21世纪以后，随着激光焊接技术耐高温、热损伤小、抗裂性能好等优点逐渐显现，激光焊接技术的研究领域也将越来越广泛。研究人员对于焊接技术中的激光焊接研究也在实践中逐渐进步。激光焊接技术发展到目前，已有逐渐取代传统焊接技术的趋势。

参考文献：

[1]郎旭元，张元钟.激光技术在汽车工业中的应用[J].机械工程师，2006（06）.

[2]刘必利，谢颂京，姚建华.激光焊接技术应用及其发展趋势[J].激光与光电子学进展，2005（09）.

激光焊接技术范文第3篇

【作者单位】：浙江万亨机械制造公司新技术研发车间

【关键词】：数控激光焊接机组成 原理 工艺

中图分类号： P755.1 文献标识码： A 文章编号：

当前我国已经成为名副其实的工业大国，钣金行业的发展势头很迅猛，在市场中占有的地位和分量也越来越重要，不仅给我们的企业带来了庞大的经济利益，也给我们居民的生产和生活带来了便利。这个跟我们生活密切相关的相对金属机加工比重仅占20%-30%的行业，将会随着工业的发展扮演着重要的角色。提到钣金大家都会想到板材的折弯、冲压和激光切割，因为他们是钣金车间必备的三大设备。然而仅这些设备已经不能满足高端产品的生产能力了，当生产能力需求提高，精度要求提高，加工难度增加及特殊产品性能的需求，更重要的是可观的利润，那么便产生了数控激光焊接。

现代激光焊接主要用机汽车钣金行业，一些特殊行业及加工要求高的地方。数控激光焊的产生源机制造，比起传统的焊接技术，激光焊接拥有精度高，无需焊材等显著优势，通过激光焊接技术中国的空客A380节省了铆钉重20吨之多，这20吨载重全部换成了座位数，使得能耗大幅降低。轿车的车身框架通过激光焊接出完美的外观，压力容器的薄板焊接从而达到意想不到的效果等等，数控激光焊接在钣金行业中将扮演着重要的角色。

既然有着重要的角色，那么利润也是可观的，在钣金加工中，当前市场上冲压加工可以达到30%左右，激光切割大约50%，然而物以稀为贵激光焊接利润在100-150%以上，随着市场的进步，我相信激光焊接在钣金加工中的市场份额将会越来越大。

数控激光焊接机的组成，首先从机械机构上来看，它有着和常规数控机床一样的CNC电器控制系统，机械床身结构，液压气压传动及毛坯定位装置等。然而不同的就是他的刀具系统了，传统的数控机床用的不同规格的刀具，而数控焊接机床的刀具仅为大功率激光发射器，它是激光焊接设备关键部分，区别与其他机床的核心部分。

CNC电器控制部分，通过电路与可编程控制器PLC来完成，所有的用于生产的简单的数据调节可以通过开关的形式安装于操作面板，以便于操作师傅，方便的调节相关参数来实现一些加工功能，比如对不同厚度板材的加工及不同产品阵列孔距的参数调节等。

机械床身结构部分，根据不同的需求来制造不同的规格形式的床身。汽车飞机行业的焊接，我们可以设计成三维形式，多方向联动的一个床身机构，实现三维曲线的焊接，在一些平面型的板材焊接加工，我们可以做成两个方向联动床身结构，当然这些在造价上有很大的差距。与常规数控机床相比，在工作台上有些区别，数控激光焊，要在工作台上做一个程序路线的模板，防止板材焊接到了工作台上。

液压气动部分，是现代机床普遍采用的一种传动形式，这样使得机床在传动和夹紧上更平稳，更强固。激光焊重要的一个特性是待焊接的两块板子的合拢性，在焊接的时候，由于没有焊料，是通过两块板材瞬间溶解再凝固的原理来实现焊接的，于是在板材的夹紧和自动化传递上，更体现出它的重要性来。

激光焊接的主要介质是激光，也就是我们普通数控机床的刀具，普通的数控机床刀具的种类繁多，工艺易于实现，而激光焊接机床介质单一，但是为了适应不同的工艺，我们要在理论数据的基础上，实践中总结一些达到工艺要求的技术参数。激光焊接关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为1.06μm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车工业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生平均为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2-5千瓦之间。

激光焊接机的工作原理是应用激光器产生的波长为1064nm的脉冲激光经过扩束、反射、聚焦后辐射加工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过数字化精确控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池，从而实现对被加工件的激光焊接，完成传统工艺无法实现的精密焊接。

激光焊接的工艺参数包括功率密度，激光脉冲波形，激光脉动宽度，激光的焦距调节。

功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在10^4~10^6W/CM^2。

激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。

脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

凸透镜焦距调节对焊接质量的影响很大，因为激光焦点处功率过高，容易蒸发成孔，就会形成切割效应了，离开激光焦点的平面上，功率密度分布相对均匀。焦距调节有两种情况，正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。在实践中得知，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现瞬间汽化，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。

在温度的影响下，凸透镜会受到热胀冷缩的影响，于是在常规情况下焊接的效果会有很大的变化，当焊接一段时间后，凸透镜热涨之后他的焦距会变为负焦距，热量损失，熔池变化，影响焊接效果，甚至高温下击穿进而导致板材报废。于是我们在凸透镜的冷却上寻求办法，可以通过水冷系统，使其处于常温状态下，在车间内安装制冷系统，使其温度平衡。

数控激光焊接，热影响区域小，变形率很低，焊接深度达，牢固，充分融合，可焊接硬质材料，准确率高；在惰性气体保护下不会出现氧化，使得焊缝质量更好；可以实现自动收弧的功能，无气孔沙眼，广泛运用于碳钢，合金钢，不锈钢不同钢材之间的焊接。

在焊接的焊透性反馈功能上和激光功率反馈自调性上能有新的突破，将会给激光焊接工业的发展带来更精湛的发展。

【参考文献】： 1.《光机电信息》2007年 第11期

2.《现代激光焊接技术》2006年 陈彦宾编著 科学出版社

3.武汉楚天工业激光设备公司 数控焊接使用说明书

激光焊接技术范文第4篇

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：

[1]张永康.激光焊接技术[M].化学工业出版社，2004：68-76.

[2]郑启光，激光先进制造技术[M].华中科技大学出版社,2001：110-120.

[3]王元良.焊接科学与工程[M].西南交通大学出版社,2008:68-70.

激光焊接技术范文第5篇

【关键词】激光焊接技术；原理；应用

一、激光焊接技术的基本原理

激光焊接就是以激光为热源进行的焊接。激光是一束平行的光，用抛物面镜或凸透镜聚光，可以得到高的功率密度。与电弧焊接的功率密度102～104kw/cm比较，聚集的激光束可以得到105～108kw左InZ的功率密度。用功率密度高的热源进行焊接，可以得到熔深较大的焊缝。激光焊接可以得到与电子束焊接同样熔深的焊缝。激光焊接可使表面温度迅速上升，激光照射完后迅速冷却，可以进行熔融或非熔融的表面处理。当功率密度大于103kw/c耐时，可进行熔深较大的焊接。这时，在大气中熔融金属容易被氧化。因此，要用Ar、He、CO，等气体密封焊接部位。尤其是提高功率密度时，瞬间从光束中熔融金属被排出，这时若辅以高压气体吹扫，可促进熔融金属排出，适宜进行开孔或切断。激光焊接最大的特点是选择适合的焊接材料和功率密度，可以得到稳定的焊接形态。激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔焊。这两种方式最根本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵人；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔的产生。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。可以调节激光焊接过程中各因素相互作用的程度，使得小孔建立以后能够在脉冲间歇阶段收缩，从而减小气体侵入的可能性，降低气孔产生的倾向。

二、激光焊接技术的应用领域

（1）制造业领域。20世纪80年代后期，千瓦级激光器成功应用于工业生产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，成为汽车制造业突出的成就之一。90年代美国通用、福特和克莱斯特公司竟相将激光焊接引入汽车制造，尽管起步较晚，但发展很快。日本的本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用的越来越多。（2）粉末冶金领域。随着科学技术的不断发展，许多技术对材料有特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制。在20世纪80年代初期，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊方法焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。（3）电子工业领域。激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得到了广泛的应用。由于激光焊接热影响区小，加热集中迅速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中，显示了独特的优越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了应用，。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05～0.1mm，采用传统焊接方法难以解决，电弧焊容易焊穿，等离子焊稳定性差，影响因素多，而采用激光焊接效果很好。（4）生物医学领域。生物组织的激光焊接始于20世纪70年代，Klink等及Jain用激光焊接输卵管和血管的成功及显示出来的优越性，使更多研究者尝试焊接各种生物组织，并推广到其它组织的焊接。有关激光焊接神经方面，目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及对功能恢复及激光焊料选择等方面，刘铜军在激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与与传统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被修复组织按其原生物力学性状生长等优点，将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。（5）其他领域。在其他行业中，激光焊接也逐渐增加，特别是在特种材料焊接方面，我国进行了许多研究，如对BT20钛合金、HE130合金、Li-ion电池等激光焊接。德国玻璃机械制造商Glamaco Coswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。

参 考 文 献

[1]游德勇，高向东．激光焊接技术的研究现状与展望[J]．焊接技术．2008（4）

[2]杨春燕．激光焊接技术的应用与发展[J]．西安航空技术高等专科学校学报．2008（5）

[3]朱培元．激光焊接技术的应用与发展[J]．现代零部件．2009（8）

激光焊接技术范文第6篇

关键词：激光焊接技术；研究现状；未来制造业

中图分类号：TG456 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0011-02

21世纪是现代科技高速发展的时代，而激光技术作为目前时展中人们所最为瞩目的可击之一，其不仅仅是应用于现代军事领域，同样随着激光技术的日益娴熟以及其本身的制造工艺和应用工艺的普遍化，未来能够在更多的行业得到广泛应用，其中就包括传统制造业。由于传统焊接本身更多是依赖于焊接人员自身的工作经验以及对于焊接目标的目测实现焊接，其往往精度存在一定的偏差性，很难实现高精度项目的作业，而激光焊接无疑能够有效解决这一难题，利用激光技术准确对现有的目标进行准确的焊接，从而大大提升了焊接的准确性和有效性。未来随着工业现代化的迅猛发展，激光焊接技术有着广阔的应用空间。鉴于此，本文主要通过对激光焊接技术的内涵以及分类出发，就目前国内外激光焊接技术研究现状进行综合性、系统性的分析，并由此结合未来制造业发展需求以及激光焊接的特点，对其未来的应用以及发展进行展望。

1 激光焊接技术的内涵及分类

激光焊接顾名思义就是传统焊接技术与现代激光科技的结合，其主要是利用利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，利用激光本身的高度聚焦，在短时间内形成强烈的脉冲，从而对材料进行加工和切割。相对于传统焊接而言，其本身精度更高，更加的灵敏，焊接小了也更高，因而适用于在材料的微小区域进行焊接。激光焊接技术借助于特定的戒指的往复振荡，将其转化为高辐射能量，并且对这一辐射能量进行聚焦，由此超过材料的燃点，最终实现不同材料之间的粘连。

从现代激光焊接的发展现状以及特点来看，其主要分为两类，一是激光深焊接，其主要是通过将大功率激光束直接投射到材料表面，利用热能与光能的转化，从而使得材料在持续照射下软化直至融化；另一类是是热传导焊接技术，与激光深焊接的主要差异在于材料表层的热量通过热传导方式继续向材料内部传送，最终实现使焊接材料合二为一。

上述两种激光焊接其主要是利用了不同能量之间的转换从而实现了对于不同材料的粘连，即实现了焊接。由于激光焊接本身精度更高，更加容易对能量进行聚焦，因而更加容易控制，且能够实现较远距离的焊接，因此其本身的应用更多的是在现代高新技术行业，例如电子器件以及仪表器件等对于焊接精度要求较高的行业，借助于其独特的优点，目前已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。而未来随着现代科学技术的发展以及不断进步，对于激光焊接的应用以及发展也变得更加的多元化，从而形成更多的分类，例如双光束复合焊、激光-MIG复合焊、激光-电弧复合焊等等，他们的出现无疑能够进一步拓宽激光焊接技术的应用领域，提升整体传统制造业的焊接效率和精准度。

2 当前激光焊接技术的研究现状

2.1 国外对其研究现状

由于国外激光技术以及制造业较为发达，因此他们早在上世纪八十年代就已经逐步开始研究以及分析如何将现代激光技术应用在传统制造业中。以欧盟、美国等西方国家和亚洲的日本为例，他们借助于自身发达的科学技术实力以及良好的制造业基础，在政府合理的引导以及财政支持下，激光焊接技术发展非常快速，特别是进入新世纪以后，已经在许多的制造业和其他行业中能够看到激光焊接结束的应用，包括电子工业、造船工业、汽车工业等等，都能够看到现代激光焊接技术的应用。并且，他们为了能够对整个技术进行合理的应用，已经初步形成了焊接技术的行业标准，从而使得其能够在一个合理可控的范围内得到应用。与此同时，为了进一步提升焊接效率，使得激光焊接技术能够更好地应用于现代大型生产，特别是大型制造业以及建筑业，西方发达国家近年来在积极研究如何提升激光焊接的效率，通过大功率激光器的研究，进一步推动和实现大功率激光焊接技术的实现，由此真正将其应用到大型制造业、建筑业甚至是军事领域，进行潜艇以及军舰的制造。

2.2 国内对其研究现状

相对于国外成熟的技术而言，我国指导改革开放之后在开始逐步接触和了解激光技术，而直到上世纪九十年代末才开始逐渐将激光技术与传统焊接应用相结合。目前，激光焊接技术研究在国内走在前列的当属哈尔滨焊接研究所。近年来，其除了进一步拓宽和研发新的激光焊接种类以及设备之外，也在积极模仿以及参照国外研究的最新动向，不断寻求大功率激光焊接技术的突破与发展。而最新的研究成果显示，他们成功克服了国内大型构件的焊接难题，这无疑标志着我国在激光焊接技术领域的重大突破，也为未来大型工程重大应用奠定了基础。

除此之外，目前国内的激光焊接技术研究还集中在激光热丝焊、异种金属焊等领域，他们都是现代激光焊接技术研究的最新课题。而国外在相关研究领域已经取得了突破，特别是德国已经初步掌握了异种金属焊的技巧和方式，而未来我国要想真正熟练的应用以及掌握激光焊接技术，将其应用到更多的领域以及行业内，无疑就必须要攻破上述课题，要进一步完善以及优化激光焊接技术。

总体而言，虽然国内的激光焊接技术与国外目前的研究以及发展进度存在一定的差距，但是随着研究的不断深入，这一差距正在被逐步缩短，未来其必然会被广泛应用于实际生产和生活中。

3 激光焊接技术的发展趋势

激光焊接作为现代科技与传统技术的结合体，其相对于传统焊接技术而言，尤其独特之处并且本身的应用领域以及应用层面更加广泛，可以极大的提升焊接的效率和精度。其功率密度高、能量释放快，从而更好的提高了工作效率，同时其本身的聚焦点更小，无疑使得缝合的材料之间的黏连度更好，不会造成材料的损伤和变形，所以焊接之后也无需进行后续处理。由此，其本身主要是应用于高新技术领域，而未来随着人们对于这一技术的了解以及掌握的不断深入，必然可以应用于更多的行业以及领域。

可以说激光焊接技术的出现，实现了传统焊接技术所无法应用领域，其能够简单的实现不同材质、金属与非金属等多种焊接需求，并且因为激光本身的穿透性和折射性，使得其能够依据光速本身的运行轨迹，实现360度范围内的随意焦，而这无疑是传统焊接技术发展下所无法想象的。除此之外，因为激光焊接能够在短时间内释放大量热量实现快速焊接，因而其对于环境要求更低，能够在一般室温条件下进行，而无需再在真空环境或是气体保护状态下。

经过几十年的发展，人们对于激光技术的了解以及认知程度最高，其也从最初的军事领域逐步扩展到现代民用领域，而激光焊接技术的出现进一步拓展了激光技术的应用范围。未来激光焊接技术不仅仅能够用于汽车、钢铁、仪器制造等领域，其必然还可以在军事、医学等等更多的领域得到应用，特别是在医学领域，借助于其本身的高热量、高融合、卫生等特点，更好的在神经医学、生殖医学等临床诊治中应用。而其本身的精度优势也会在更多的精密仪器制造业中得到应用，从而不断造福人类以及社会的发展。

参考文献

[1] 刘必利，谢颂京，姚建华.激光焊接技术应用及其

发展趋势[J].激光与光电子学进展，2005，（9）.

[2] 郭泽亮.激光焊接技术在舰船建造中的应用[J].

舰船科学技术，2005，（4）.

[3] 徐炜，李章.大功率激光焊接技术及其工业应用

[J].机械工人，2005，（3）.

[4] 宇飞.激光焊接技术进入塑料加工市场[J].光机

电信息，2005，（2）.

[5] 徐志超.2003年国外舰船制造技术发展概述[J].

船舶物资与市场，2004，（1）.

激光焊接技术范文第7篇

[关键词] 激光焊接、汽车制造、车身制造、应用

中图分类号：TG456.7；U463.82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0257-01

一、前言

汽车的车身壳体是由几十种、甚至是上百种的薄板冲压件组合而成。这些钣金件通过焊接、铆接等方式进行连接。由于车身冲压件的材料多数是焊接性能优良的低碳钢，因此具有操作简单以及密封性能好的优势。目前在汽车车身制造过程中，由于受到市场对汽车行业的需要和汽车制造行业整体发展的影响，所采用的最广泛的焊接技术就是激光焊接技术，激光焊接技术应用的越来越广泛，并取得了很好的应用效果。

二、激光焊接的原理与概述

激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），从字面不难看出其意义是通过强光照射激光发生介质，进而使得介质内部原子的电子得到能量，电子运动在受激的情况下轨道发生偏移，从低能态进入高能态。当原子在激发态的状态下时，受到外界辐射感应，使得这些原子又变迁到低能态，同时有一束光发出，这束光在传播方向，偏振，相位和频率等方面，与入射光完全相同，即为受激辐射光。那么如何得到指向性高、高能量密度的激光，就显得尤为重要，也必须使得观光束能够在激光发生介质的两侧的反射镜内王府往复振荡，这就要求必须在一种封闭光线的谐振腔内进行，从而光强得到提高，同时光的方向性也得到了提高。

激光具备的优势有以下几个方面：①激光具有很强的方向性，在传播的过程中，基本不会向外发生扩散；②激光是一种单纯的单色光，波长和频率一定，不是多种光的混合体；③激光具有特别高的输出功率，当采用透镜进行聚焦后，可以得到高于太阳光几百倍的能量密度；④激光有较好的相关性，具有规律的波峰、波谷。

当前，在汽车车身制造中的主要焊接技术有激光焊、电阻点焊、MAG、MIG等，而车身不等厚板之间的拼焊以及车身焊接主要采用激光焊接技术。车身框架结构的焊接，比如侧围与顶盖的焊接。通过激光焊接的应用，车身的重量得到一定的降低，从某种程度上达到了省油的效果；通过激光焊接的应用，车身的装配精度得到提高，车身的刚度可以得到30%的提升，这样能够使得汽车的车身具有更高的安全性能；通过激光焊接的应用，还能有效降低冲压的施工成本和装配的施工成本，与此同时还能使得车身的零件数量减少，使汽车车身的一体化程度更高。将激光焊接技术运用到汽车车身的制造过程中，最早是从20世纪的80年代开始的，主要体现在车身焊接方面。激光技术通过偏光镜将反射激光的光束，集中在聚焦装置中，产生巨大的能量光束，工件在光束的照射下瞬间熔化，焊接成功。

三、激光焊接技术在汽车车身制造方面的应用

1、激光拼焊技术的应用

拼焊技术是汽车制造中的一个重要环节，普遍应用于汽车制造，在车身制造上的应用更为突出。激光拼焊帮我们解决了传统车身制造方式的缺点，传统方式是将各分部件先进行冲压成型，之后再进行焊接，焊接的效果总是不尽如人意，融合处处理不是很完美，甚至融合不是很好。激光拼焊过程中，在车身制造时顺序和传统方式正好相反，先进行焊接，再进行冲压成型。激光拼焊使用零件数量少，可以节约成本，并且能够进行不同材质、不同部位的钢板焊接，焊接精准度较高，这项技术在世界汽车制造业广泛应用，在奇瑞、一汽等国内汽车公司都已近开始使用激光拼焊技术，并且是最先进的汽车车身焊接技术。

激光热源具有特别高加热能力，并且能够将大量的能量进行集中，汇集到一个焊接点上，因此，有了上述提到的激光焊接的优势，从而实现薄板的快速连接。

2、激光熔焊技术的应用

熔焊在焊接过程中，不需要物质填充，可以通过激光在工件表面进行直接作用焊接。根据激光束的能量密度的不同，又有穿透焊和热传导焊之分。穿透焊的特点主要是熔深更深，焊接速度更快。在汽车的白车身上，有2-4层的焊接钢板，有4mm之厚，因此有更高的焊缝深度要求，对激光能量密度的要求也更高，而穿透焊恰恰适合。当激光在工件表面进行作用时，金属发生快速汽化，并且以蒸汽扩散到熔池中，形成一个蒸汽通道，在通道内，激光发生多次反射，使金属充分吸收激光能量，当产生的蒸汽压力不能够再向熔池扩散时，进入到一个稳定的焊接状态。熔池经过的位置，在蒸汽通道周围形成金属熔液流动，使上下两层板熔合在一起，金属冷却后，便形成一条高强度焊缝。热传导焊主要是利用激光汇聚一点产生的强高温度，熔化钢板，温度高达1490℃，通过热效应进行焊接，这种焊接方式多用于平板的拼焊。

3、激光填充焊技术的应用

填充焊不对工件本身进行熔化，而是熔化焊丝，主要通过激光的热效应达到效果，并填充到两个工件之间，进行焊接。填充焊过程中产生的热变形小，焊缝美观，多用于汽车顶盖的焊接。最早应用于车身加工的激光工艺是汽车顶盖的激光钎焊技术。

当前激光焊接技术在汽车车身生产中的应用已经成为一种必然趋势，通过激光焊接技术的应用，车身重量得到降低，车身的装配精度得到提高，车身强度得到加强，车身美观，成本降低，为我国汽车制造企业的稳定持续发展提供了保障。同时，激光焊接技术也得到了业内人士的高度关注，激光焊接技术的产业化和规模化的进一步发展，仍然是我们需要努力的方向，从而为推动我国汽车制造业飞速发展而出力。

4、激光焊

激光焊是运用激光器输出且经过光源聚焦的具有高能量密度激光作热源，对金属实行钎焊或熔化焊。激光焊有脉冲功率激光焊与连续功率激光焊。利用激光焊焊接过程中激光不和工件发生直接接触，具有较高的灵活性，接头实行对接或搭接。利用激光焊焊接工艺可以焊接部分变形较小、强度较高，利用传统焊接方法不能焊接的特殊材料汽车零部件。激光焊有很多优点，因为焊接过程没有连接的间隙，车身焊接位置在整个焊接过程中不会发生变形。激光焊接的焊接宽度和焊接深度比很高，如果焊接缝宽1mm，焊接深度要高达5mm，因此，激光焊的焊接质量非常高。因为激光焊的焊缝较为平整，焊接的痕迹较小，几乎不用再进行修补，很多汽车公司都在运用该焊接技术。上汽通用汽车公司焊接车侧围和顶盖连接位置运用激光焊，焊接后盖外板上片与下片连接位置运用激光焊，伴随汽车行业不断发展，激光焊运用一定会越来越广泛。

四、结束语

综上所述，在汽车车身制造过程中，激光焊接技术得到了十分广泛的应用，并且有效地推动了汽车企业经济效益的不断发展，因此在汽车车身制造过程中运用激光焊接技术具有十分广阔的应用前景。

参考文献

[1] 孔淑华，贾磊，袁宗杰，周学鑫.激光焊接技术在一汽-大众白车身焊接中的应用[J].电焊机，2010，5（02）：123-124.

[2] 徐传巧.试论激光焊接技术在船舶制造中的实际应用与未来发展[J].科技致富向导.2014（12）.

激光焊接技术范文第8篇

关键词：激光焊接技术；原理；特点；应用；发展趋势

Abstract: laser as a high speed, high precision, high quality and low deformation of welding technology, has been used widely in the industry. In this paper, the laser welding technology of welding principle, characteristics, process parameters, application field in detail, and connecting with the reality, laser welding technology to the development trend of certain discussion.

Keywords: laser welding technology; Principle; Characteristics; Application; Development trend

中图分类号：P755.1 文献标识码：A 文章编号

前言：激光作为一种电磁波，具有许多自身特有的性质，在工业领域得到了广泛应用。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，又常称为镭射焊机、激光焊机，按其工作方式常可分为自动激光焊接机、激光模具烧焊机、光纤传输激光焊接机、激光点焊机。

1 激光焊接的原理

激光焊接是利用高能量的激光脉冲辐射至材料，对材料进行微小区域内局部加热，利用激光与金属的相互作用，激光辐射的能量以热传导方式，向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池，达到焊接的目的。

按焊接熔池形成的机理划分，激光焊接有两种基本的焊接机理：热传导焊接和激光深熔焊。前者所用激光功率密度较低（105～106W／cm2），当激光照射到材料表面时，一部分激光会被材料吸收，一部分会被反射，材料吸收后将光能转化为热能市材料表面熔化，然后以热传导的方式向工件内部传递热量形成熔池，最后将两个焊件熔接在一起。热传导焊接熔深浅，深宽比较小。

2 激光焊接的特点

电弧焊、电阻焊、高能束焊（电子束焊、激光焊）、钎焊、电渣焊、高频焊、气焊、气压焊、爆炸焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊等焊接方式，是目前常用的焊接工艺。激光焊接相比于其他焊接方式，具有以下无法比拟的优点：（1）可将进入的热量降到最低的需要量，热影响区域的相变化范围小，因热传导所导致的热变形最低；（2）32mm厚板的单道焊接的工艺参数业经鉴定合格，降低了厚板焊接所需的时间，甚至可不使用填料金属；（3）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑；（5）激光束易于聚焦、对准，受光学仪器导引，可放置在工件外适当的距离，进行远距离焊接，甚至可在工件周围的设备或障碍间导引。

3 影响激光焊接的参数

3.1 激光功率密度

功率密度是激光焊接中最关键的工艺参数之一。随着聚焦透镜焦长的变化，功率会随着改变。对于较高的功率密度，表层经过书微秒即可加热至沸点，产生大量金属汽化气体。因此，高功率密度对于打孔、切割、雕刻等材料去除有利。采用较低功率密度，需要经过数毫秒，材料表层温度才能达到沸点，在表层汽化之前，底层已达到熔点，容易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围104~106W/cm2内。

3.2 激光脉冲波形

激光脉冲波形既是区别是材料去除还是材料熔化的重要参数，也是决定加工设备体积及造价的关键参数。当高强度激光束射至材料表面，材料表面将会有60~98%的激光能量被反射损失掉，且反射率随着表面温度的变化而变化。在一个激光脉冲作用周期内，被加工金属的反射率的变化也很大。

3.3 激光脉冲宽度

激光脉冲宽度是激光焊接中的一个重要问题，尤其对于那些薄片材料焊接时，显得更为重要。激光脉冲宽度由熔深与热影响分区决定，激光脉冲宽度越长，热影响分区就越大，熔深随着激光脉冲宽度的1/2次方增大。但激光脉冲宽度的增大会降低其峰值功率，较低的峰值功率又会导致多余的热输入。

3.4 离焦量、焦斑

离焦量为工件材料表面离聚焦光束最小斑点的距离，将会影响激光功率密度以及焊接质量。因为聚焦光束最小斑点的中心功率密度很高，容易使材料蒸发成孔，所以激光焊接通常需要选取一定的离焦量。聚焦光束最小斑点外的各平面上，功率密度的分布相对均匀。通常长焦距的能量密度低，光斑大，能量密度足够情况下，可用于对接头定位精度不高的焊接；短焦距的能量密度较高，光斑小，要求工件配合间隙要小。

4 激光焊接的应用

4.1 在制造业的应用

激光拼焊是将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材用激光把边部对焊，焊接成一块整体板，以满足零部件对材料性能的不同要求。从20世纪80年代中期开始，激光拼焊作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。激光拼焊工艺主要是为汽车行业进行配套服务，尤其在车身零部件生产、制造和设计方面，激光拼焊的使用有着巨大的优势。激光拼焊技术在国外轿车制造中得到广泛的应用。

4.2 粉末冶金领域

随着科学技术的不断发展，以及工业技术对材料特殊的要求，冶铸材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料所具有的特殊性能和制造优点，在汽车、飞机、工具刃具制造业等领域中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的飞速发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制。

4.3 电子工业

激光焊接在电子工业中，尤其是微电子工业中得到了广泛应用。鉴于激光焊接热影响区小，加热迅速集中，热应力低，在集成电路、半导体器件壳体的封装中，显示出了其独特的优越性。在真空器件研制过程中，激光焊接也得到了应用。

5 激光焊接的发展趋势

5.1 新型激光器的研发

目前的激光焊接所使用的激光器主要为大功率CO₂激光器和YAG激光器。激光器的发展仍然集中于激光设备的开发研制上，如提高电源的稳定性和寿命，对于于CO₂激光器要解决放电稳定性的问题，对于YAG激光器要研制开发大容量、长寿命的光泵激励光源等。

5.2 焊接工程的有效控制

在激光加工的光束质量及装置研究方面，应着重放在研究各种激光加工工艺对激光光束的质量要求，以及激光光束和加工质量监控技术上。光学系统及加工头的设计和研制，开展焊接工艺及材料、焊接工艺对设备要求及焊接过程参数监测和控制技术的研究，对掌握普通钢材、有色金属及特殊钢材的焊接工艺具有重要的影响，准确地选择控制参数，可改善激光焊接工程的稳定性，提高激光焊接的焊缝质量，并将离子效应、匙孔效应等各种焊接效应控制在理想的范围内。

结束语：

本文对激光焊接的原理、特点，激光焊接过程中工艺参数，主要应用领域进行了讨论，并在最后提出了激光焊接技术发展的趋势。激光焊接技术凭借其高能量密度、高精度、深穿透、强适应性等特点，被广泛应用在制造业、冶金业等领域，不仅提高了生产效率，也显著提高了焊接质量。在21世纪，激光焊接技术必将在材料连接领域发挥至关重要的作用。

参考文献

[1]鹫尾邦彦.Laser material processing applications in electonic and eletric industries[J].溶接学会论文集，2001，(19)：176-191.

[2]程隆双，冯薇.影响激光焊接加工的几个主要参数[J].机电技术，2008,1:58-61.

激光焊接技术范文第9篇

关键词：激光焊接；车灯；FMEA；品质管理

引言

近年来随着全球汽车市场需求的扩大，在汽车智能化进程加速推进的同时，以激光技术为代表的先进制造技术也在不断推动汽车制造业的更新换代，先进激光制造技术与汽车生产的结合已是大势所趋。激光焊接技术于2002年10月首次引入中国，并迅速在车身焊接领域崭露头角，而其在车灯领域的应用也在迅速发展。

1 车灯领域激光焊接技术概要

1.1 原理

车灯领域的激光焊接焊接的对象为树脂，其他原理与车身焊接相同。它是将待焊接的两个或多个树脂部件通过激光产生的热能使树脂部件熔化并完全粘合的技术，以此实现车灯的良好密封性。

其步骤分为：（1）将待焊接的两个部件通过治具夹具固定。（2）上下治具闭合，将部件夹紧在一起，然后以近红外线激光NIR（波长810-1064nm），透射过第一个部件，然后被第二个部件吸收所，所吸收的近红外线激光化为热能，将两个部件的接触表面熔化，形成焊接区。（3）施加压力，使焊接区牢固。

1.2 特点[2]

优点：（1）能量集中，多余能耗极小。（2）熔化树脂体积小，产生多余树脂屑少。（3）因不属于接触式焊接制程，机具的耗损及变形皆可降至最低。（4）激光路径可通过简单光学折射原理控制，因此适用于各种形状的产品。（5）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件。（6）可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。（7）易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制。（8）可以切换装置将激光源共享在多个设备上。

缺点：（1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。（2）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置在公差允许范围内。（3）树脂材料的颜色会对焊接性有影响。（4）设备昂贵。

可见激光焊接在满足车灯密封性的前提下，在外观，节能环保以及适用面广等多方面都存在优势。但由于精度高，需要相应产品及夹治具有严格的尺寸公差要求。

2 车灯焊接技术FMEA

2.1 FMEA是什么

在企业实际的质量管理体系运作中，虽然都会去编制一份有关“预防措施”的形成文件的程序，但真正可以达到预见性地发现较全面的潜在问题通常存在较大难度。为能有效地实施“预防措施”，使可能存在的潜在问题无法出现，需要一个从识别问题到控制潜在影响的管理系统，其制定方法即“潜在失效模式及后果分析”，或简称为FMEA[3]。

2.2 为何要将FMEA应用到车灯激光焊接技术中

（1）生产条件要求高。激光焊接技术对尺寸位置精度的要求是多方面的，首先要对焊接部全周的激光路径进行模拟，结合焊接部的形状，可以计算出允许的位置偏差量。而实际生产中不但要考虑产品本身的变形，还要考虑到使用夹治具等所有有可能产生位置偏差的尺寸及公差。同时激光设备及加压设备的参数设定也较复杂。（2）使用条件差异大。现如今激光焊接技术在车灯行业内的应用虽已趋于成熟，但由于车灯形状不同，与车体间的连接方式不同等原因，不同地域，不同使用条件下。所以在量产前需要一系列的方法去评估该产品是否达到可量产的条件。

3 激光焊接量产前评估方法介绍

常见的评估方式有：应力分析，作业条件分析，拉伸强度测定，焊接沉入量测定等方法[3]。

3.1 应力分析

车灯与车身一般通过螺栓连接，在安装时车灯会受力并无法释放，导致车灯内长期存在应力。此应力作用于焊接部上，有导致焊接部分离的可能。因此在产品设计阶段应通过模拟软件对灯具在安装时可能产生的应力进行模拟分析。若应力大小低于安全值则判定为合格。

3.2 作业条件分析

激光焊接工程在实际生产过程中需要考虑各种可能导致焊接不良问题的发生，常见需要考虑的问题有：作业尺寸，激光入射角度，激光折射角度，光源位置，加压角度，加压力，治具尺寸公差，作业员安全性等。其中治具尺寸公差虽然微小，但不可忽略，它与激光能否有效进入焊接部是息息相关的。产品在设计时应考虑极限位置偏差状态下，激光是否保证全周都可以有效进入焊接部，而不发生能量损失甚至反射。

3.3 拉伸强度分析

汽车作为最常见的交通工具，消费者在颠簸的路面高速行驶等恶劣条件下，也要保证车灯各项性能达标。所以即使气密检查合格也需要对焊接部的拉伸强度进行评价分析，评价方法为：将车灯的焊接部分段切割，固定一侧，利用拉伸力计强行将焊接部件拉致脱离焊接部，测定该力是否高于安全值。

3.4 焊接压入量分析

激光焊接设备的参数设定较为复杂，时间，压力，位移量都会影响焊接质量。其中位移量可以通过切割断面测量，可以直观的判断压入量与拉伸强度间的关系。其方法为将焊接区分段切割成几部分，并将断面打磨至可清晰分辨出两种材质分界线的状态，测量压入被溶化部件的压入量是否高于安全值。

上述四种方法需同时判断合格后才可以判断为具备量产条件，并且每项评价内容需测定n=25以上的工程能力值。

4 激光焊接量产品质管理方法

在激光焊接各项品质均达到要求后，产品进入量产阶段，但量产中产品形状变更，生产场地变更等情况时有发生，因为激光焊接的精密性，每一个微小的变化都有影响焊接品质的可能，所以在产品进入量产阶段后也要持续对焊接品质进行评估。其常用评估方法有：气密检查法，吹爆试验法，破坏试验法等。

4.1 气密检查法

气密检查法是将完成激光焊接的部件放置于治具上，对开口部进行加压，观察气压计读书是否发生变化，气压保持不变判断为合格。此方法适用于各种焊接工艺，一般对全品进行检查。

4.2 吹爆试验法

吹爆试验法是指从开口部对完成激光焊接的部件进行充气，直至焊接部破裂，观察气压计的最大读数作为破坏瞬时气压，判断该压力是否高于安全至。此法一般仅对首末件进行检查。

4.3 破坏试验法

破坏试验法是将完成激光焊接的部件用锤子等工具破坏，并将激光透过的部件强行从被溶化部件剥离，观察剥离后的结合部状态，是否焊接部全周均为脆性破坏。此法一般仅对首末件进行检查。

5 结束语

文章通过对国内车灯企业的调查，发现大部分车灯制造商都意识到激光焊接技术在车灯领域的优势，并或多或少在一些车型上有所尝试，但与此同时新技术引入所产生的隐患在一些制造商中未能被很好的意识到，导致因焊接品质不良发生漏水，导致一些客户投诉的情况发生。通过对激光焊接技术较成熟的制造商的调查，意识到先进的生产技术必须要以先进的品质管理技术支持才能真正发挥其优势。

参考文献

[1]许文涛，等，激光焊接的工作原理及其主要工艺参数[J].中国机械，2010.

[2]李康.环保灯具设计[J].设计与创新，2012.

[3]原田阳史.FMEA基础（第二版）[M].日本规格协会，2010.

激光焊接技术范文第10篇

[关键词]激光焊接；工作机理；工艺参数

中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0370-01

一、激光焊接技术的工作机理

20世纪60年代以来，伴随CO2、YAG等激光器的诞生，研究人员们也迅速将其利用到了焊接技术中，进而开发了激光焊接技术，它的开发和应用为焊接行业带来了新的希望，并且很快被广泛应用于各个领域中。激光焊接技术的工作机理由于激光器的不同也各有差异，因而，根据激光器提供的功率密度的大小可以将激光焊接技术分为两类，一是激光传热熔化焊，二是激光深熔焊，他们的工作机理也各不相同。激光传热熔化焊所使用的激光器功率密度为105～106w/cm2，其工作机理是被焊工件表面吸收激光束热量，然后利用热传导效应在工件表面形成一定体积的熔池，使被焊部位熔化，然后进行焊接工作。激光深熔焊所使用的激光器功率密度为106～108w/cm2，其工作机理为利用激光器功率密度高的特点，使材料达到瞬间汽化进而在表面形成圆孔空腔，然后再通过控制激光束与工件间的相对运用使空腔附近的金属熔化，进而完成焊接工作。

二、激光焊接的工艺参数

1、功率密度

单位面积内激光功率称为功率密度，它直接影响材料的升温时间，激光功率越大，材料表面温度升得就越快。高功率密度在切割、打孔等材料去除加工中得到广泛的应用。低功率密度易形成良好的熔融焊接，在传导型激光焊接中，其数值控制在104～105W/cm2。

2、激光脉冲波形

当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60～98%的激光能量反射而损失掉，尤其是金、银、铜、铝、钛等材料反射强、传热快。一个激光脉冲讯号过程中，金属的反射率随时间而变化。当材料表面温度升高到熔点时，反射率会迅速下降，当表面处于熔化状态时，反射稳定于某一值。

3、激光脉冲宽度

脉宽是脉冲激光焊接的重要参数，。脉宽由熔深与热影响分区确定，脉宽越长热影响区越大，熔深随脉宽的1/2次方增加。但脉冲宽度的增大会降低峰值功率，因此增加脉冲宽度一般用于热传导焊接方式，形成的焊缝尺寸宽而浅，尤其适合薄板和厚板的搭接焊。但是，较低的峰值功率会导致多余的热输入，每种材料都有一个可使熔深达到最大的最佳脉冲宽度。

4、离焦量

激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上的功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状有一定差异。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。

5、焊接速度

焊接速度低会使焊接材料过度熔化，从而导致工件焊穿，而焊接速度过快又会使焊接的熔深过浅。所以在现实生产中对特定材料的厚度和激光功率有一个合理的焊接速度范围。

三、激光焊接工艺与方法

1、双/多光束焊接

双/多光束焊接的提出最初是为了获得更大的熔深和更稳定的焊接过程和更好的焊缝成形质量，其基本方法是同时将两台或两台以上的激光器输出的光束聚焦在同一位置，以提高总的激光能量。后来。随着激光焊接技术应用范围的扩大，为减小在厚板焊接，特别是铝合金焊接时容易出现气孔倾向，采用以前后排列或平行排列的两束激光实施焊接，这样可以适当提高焊接小孔的稳定性，减少焊接缺陷的产生几率。

2、激光-电弧复合焊

激光-电弧复合焊是近年激光焊接领域的研究热点之一。该方法的提出是由于随着工业生产对激光焊接的要求，激光焊接本身存在的间隙适应性差，即极小的激光聚焦光斑对焊前工件的加工装配要求过高，此外，激光焊接作为一种以自熔性焊接为主的焊接方法，一般不采用填充金属，因此在焊接一些高性能材料时对焊缝的成分和组织控制困难。而激光一电弧复合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小变形的优点，又具有间隙敏感性低、焊接适应性好的特点，是一种优质高效焊接方法。激光与电弧复合焊的方法包括两种，即旁轴复合焊和同轴复合焊。旁轴激光电弧复合焊方法实现较为简单，但最大缺点是热源为非对称性，焊接质量受焊接方向影响很大，难以用于曲线或三维焊接。而激光和电弧同轴的焊接方法则可以形成一种同轴对称的复合热源，大大提高焊接过程稳定性，并可方便地实现二维和三维焊接。

四、激光焊接技术在封装塑料中的运用

塑料的激光焊接技术主要用于普通焊接技术难以适应的塑料制品（如高密度线路板）、形状复杂的塑料件以及有严格洁净要求的塑料制品（如医药设备、电子传感器等）等。激光便于计算机控制，采用光纤激光器输出激光束可使激光灵活地达到零件各个微小部位，能够焊接其他焊接方法不易达到的区域。传统焊接技术无法焊接的异型塑料也有机会加以良好焊接，如用激光可将能透过近红外激光的聚碳酸脂（PC）和30%玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）焊接在一起，而其他的焊接方法根本不可能将2种在结构、软化点和增强材料等方面如此不同的聚合物连接起来。

激光焊接技术被广泛运用在被黏接的非常精密的塑料零部件材料（如电子元件）或要求无菌环境（如医疗器械和食品包装）中。激光焊接技术速度快，特别适用于汽车塑料零部件的流水线加工。另外，可以将激光焊接技术运用在那些很y使用其它焊接方法黏接的复杂的几何体中。目前国内使用的塑料焊接技术主要有热熔焊接、高频焊接、振动摩擦焊接及超声波焊接等。塑料的激光焊接技术在欧美发达国家已经得到了一定程度的应用。我国这方面的技术尚在起步阶段。

近年来，激光二极管广泛用于焊接及塑料的连接。激光焊接已用于制造汽车传感器、调速控制箱及薄壁医用管的精细焊接。激光焊接要求所焊接的2种塑料对同一波长的光有不同的反应，其中一种材料对激光必须具有穿透力，而另一种必须可被激光吸收，激光从上方接合处的穿透性元件传到下方可吸收元件，这样辐射能量就被转化成局域性的热能，此热能导致塑料的熔化。而透明塑料部位的熔化是通过与非透明材料的接触性热传导所致。在外部夹具的施压下，由局部加温而产生的焊接处热膨胀可形成牢固接缝。

五、结语

总之，通过多年的激光焊接技术的研究与开发，逐步建立了生产、研究、开发相结合的激光焊接发展体制，并在个别的技术环节和应用方面取得了一定的研究成果。未来，激光焊接技术在民用领域的应用也将更加广泛，从而进一步推动社会的发展和进一步，为全人类造福。

参考文献

[1] 张文毓.激光焊接技术的研究现状与应用[J].新技术新工艺，2001（01）.