激光焊接技术的研究现状及应用

激光焊接技术的研究现状及应用
摘要：随着科学技术的日益发展，激光焊接技术在社会各行各业中广泛应用
的领域也在不断扩大，对国民经济和工业社会的发展都具有重要的促进意义，当
前世界上各个发达国家也都在不断加强对激光焊接技术的研发。

同时，由于环境
保护意识的提升和自动化程度要求的不断提高，激光焊接技术也迎来了蓬勃发展
的机会。

随着激光焊接技术的日益发展，在生产制造业中的运用也越来越普遍。

该文重点对激光焊接技术的发展现状以及应用的领域展开了深入研究，并期望可
以为相关科技的进一步发展提供参考。

关键词：激光；焊接技术；研究应用
引言
激光是受到激发辐射后产生并放大的一种可见光。

激光技术属于精密加工技术，由于其辐射速度快、辐射功率高、响应速度快、辐射面积较小以及可控性强，在较短时间内可以实现精密切割、加热和焊接功能，所以在近现代工业领域，如
机械工程、微电子工程、汽车工程以及生物医学等领域里被广泛使用。

激光焊接
技术无论是在大型件焊接方面，如机车车盖的焊接，还是在微焊接方面，如集成
电路的微焊接，只要针对不同的焊接工况，选用不同焊接技术和焊接类型、改变
焊接参数等方式，都能实现所需焊接要求。

1激光焊接技术概况
与其他传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是速度快、深度大、变形小；能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单；可焊接难熔材料如钛、石
英等，并能对异性材料施焊，效果良好等。

同时，激光焊接也存在着一定的局限性，要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。

激光器
及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。

2焊接技术难点
2.1复杂焊接结构
一个完整的焊接体涉及的焊缝种类繁多，如平对接焊缝、平角焊、漏焊、交
替间断焊接;同一类型的焊缝焊高也不相同，不同焊缝类型焊接方式、焊接工艺
参数也各不相同。

以平对接焊缝为例，当母材板较厚时，需要多层多道焊接，而
母材板较薄时需要降低电压及减小电流来防止母材烧穿。

可见，不同的焊缝参数
要对应不同的焊接工艺参数，由此产生的不确定性是自动化焊接的最大难点。

2.2焊接变形问题
熔焊焊缝及热影响区域存在较大的残余应力。

残余应力如果都集中在焊缝附近，当焊接残余应力与承载的工作应力叠加，其数值超过材料的屈服极限时，工
件就会在焊缝附近产生焊接变形、断裂等现象。

人工焊接过程中可以通过调整焊
接顺序、采用特殊焊接工艺等手段避免或者减小焊接变形。

3当前激光焊接技术在各领域中的应用
3.1激光焊接技术在航天航空领域的应用
电子束焊接、激光焊接、线性摩擦焊，以及扩散焊接法等是在飞机和航空工
业领域中应用得较为普遍的一种焊接工艺技术，其中，激光焊接技术的使用相对
来说更加重要。

激光焊接技术主要应用在武器装备制造和飞行器的加工生产当中，包括在飞行器蒙皮的拼接、飞机蒙皮与长衍的连接、飞行器机体附件的装配、飞
机薄壁加工零部件的制造、合金飞机舵翼焊接加工等，都运用得非常普遍。

早在
四十多年前，美国人就通过研究并尝试把激光焊接技术运用到飞机零部件和材料
的加工制造生产过程中，并获得了一定的研究成果，欧洲一部分国家也尝试将激
光焊接技术使用在飞机的生产制造过程中。

当前，工程技术人员与专家学者们已
经对飞机制造中不同材质的激光焊接技术应用情况做了大量思考和研究，极大地
促进了激光焊接技术在宇航领域中的广泛应用，而事实也证明，激光焊接技术能
够减轻基体重量、优化飞行器结构特性，大大推动了航空工业的发展。

3.2激光焊接技术在船舶制造领域的应用
由于在大型船舶生产和制造工艺过程中所采用的板材都是具有比较大的厚度
与比较长的长度，因此在进行加工或者是焊接时经常会发生板材在加工中发生了
变形或者翘曲等情况。

根据相关资料表明，如果充分地运用了传统焊接的工艺，
就必须按照要求在整个船板上投入1/4的时间和精力，对整个船板或零部件的外
观或者形状进行进一步加工和处理，对于焊接工作的效率也将会产生很大的影响，不利于改善和提高所加工的精度和准确性。

但是，如果直接利用激光技术来进行
焊接，这种新型的技术会带来高密度能量和表面积较小的发射性光斑，在焊接过
程中并没有因为这些原因而导致加工过程中出现以上的几个问题。

而且对船舶制
造所需的各种船板材料进行加工制造时，不同的加工程序都具有不同的加工工作台，板材则需要经过切割后去到其它地方再进行焊接加工处理，如果采用了激光
焊接加工，就可以将所有的材料放置在相同的加工工作台，并对其进行焊接加工
的操作，可以让工作的精力和时间都得到有效控制和节省，极大地改善了船舶加
工制造的质量和工作效率。

4激光焊接技术的发展趋势分析
随着焊接技术的进一步发展与突破，在激光焊接技术的研发过程中就更显示
出了它的独到之处。

激光焊接技术可以对金属材料进行快速而高效的焊接，当激
光束产生的瞬间，由于其自身具有的高聚焦特性，可导致在激光束内蕴含有极高
的功率密度，这就使得激光束能够在极其短的时间内释放出大量的热能量，进而
可使焊接效率大为提高，确保了焊接质量。

正是由于激光焊接技术所拥有的瞬时
焊接优势，从而使得它有着十分广泛的应用前景。

在激光焊接技术的实际应用过
程中，由于激光束在直接照射金属材料表面时，并不会对金属材料的照射面积之
外产生影响，因此也没有引起金属材料表面在焊接过程中产生较大损伤，并且在
焊接过程全部完成后也不需再进行相关的表面加工处理，这也就使激光焊接技术
特别适合于对各类精密零件表面进行加工处理，使得较高难度的焊接作业也可以
快速实现。

在以往的焊接技术规范中，通常规定了对所有焊接材料的材质要求都
必须一致，而采用了激光焊接技术，就不必再对焊接材料的材质有很大的限制，
所以即便是材质不同的焊接材料，也可以使用激光焊接技术实现轻松焊接。

可以说，激光焊接技术的形成与广泛应用，既有效地克服了传统焊接技术中所出现的
问题，又减轻了传统焊接作业的难度。

激光焊接技术经过半个多世纪的发展，其技术水平也走向了日益完善，并且已经逐步地在越来越多的工业领域中广泛应用。

在航空航天、电子仪表、机械制造、钢铁冶金、汽车制造、医疗器械等行业应用领域当中，激光焊接技术发挥着日益巨大的功能，比如：在汽车零部件生产当中，便可以采用激光焊技术来对车辆的覆盖部件进行加工生产，而美国、日本等先进国家还把激光焊技术运用到纯氮气环境中的航空配件生产当中。

随着激光焊接技术的进展，将有越来越多大功率、大容量激光发生器、激光焊接智能化控制技术被研发出，同时焊接工艺也将变得更加精细化，这都将使得激光焊接技术在未来发展中拥有无比光明的应用前景。

结语
综上所述，激光焊接技术凭其自身的独特优势已经在多个行业内普遍应用，并且获得了非常好的经济效益，逐步替代了一些传统焊接技术。

但是，我们还是需要特别注意激光焊接技术在使用过程中出现的一些问题和缺陷，有关技术研究部门及人员应该进一步加强研发力度，可以加强与国外先进技术研究部门及人员的交流和沟通，扬长避短，进一步提升新技术的应用水平，从而在中国的制造业发展中作出更大的贡献，并推动整体制造业的健康发展。

参考文献
[1]李志红,黄博,罗志伟.激光焊接技术的研究现状及应用[J].中国设备工程,2020(23):178-181.
[2]汪健坤,李强,黄磊,等.激光焊接技术最新研究进展及应用现状[J].金属加工(热加工),2020(3):4-10.
[3]陈松坤.基于知识工程的船舶结构三维设计与优化[D].上海:上海交通大学,2018.
[4]朱星辰.船用螺旋桨的参数化建模及数控加工[D].天津:天津工业大
学,2020.
[5]段东磊.激光焊接技术在汽车制造中的应用及发展趋势[J].世界制造技术与装备市场,2019(5):38-44。