摘 要：随着现代技术的不断发展，焊接技术也随之得到不断的加强与创新，激光焊接作为一种新型的焊接技术在汽车制造业、电子工业、生物医学、造船、航天等各个领域都被广泛的应用。本文就激光焊接技术的现状及应用领域进行分析，以供同行参考。

关键词：激光焊接 现状 应用领域

中图分类号：TG44文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0069-02

1 激光技术焊接工艺及工作原理

激光焊接是通过利用激光的辐射能量的方式实现高效焊接的一种工艺，其工作原理是：通过特定的方法来激发起激光活性介质，令其在谐振腔中往返振荡，进而转化成受激辐射光束，当光束和工件相互接触时，其能量则被工件全部吸收，当在温度高达材料的熔点时即可进行焊接[1]。

2 激光焊接的焊缝形状与组织性能

由于激光器形成的聚焦光斑的面积都比较小，其作用在焊缝四周的热影响区比较小，无法与普通焊接工艺相比，而且激光焊接通常不用填充金属，因此焊缝表面均匀、美观，没有气孔、裂纹等缺陷，对于焊接外形严格的场合来说，激光焊接十分适用。尽管聚焦的面积相对较小，但是激光束的能量密度非常大，一般都能达到103～108W/cm2。在焊接过程中，金属可迅速被加热或者冷却，熔池周边的温度梯度也比较大，促使其接头强度通常会比母材高，反之接头的塑性则比较低。目前来说已经研制出新的技术改善接头质量，例如通过双焦点技术或者复合焊接技术来实现。

3 激光焊接技术的优缺点

激光焊接受到高度重视的原因是本身具备众多优点：（1）激光焊接可以确保高质量的接头强度以及较大的深宽比，而且焊接速度非常快。（2）由于激光焊接不用在真空环境中进行，因此可以利用透镜与光纤方式实现远程控制以及自动化生产。（3）激光的功率密度很大，对焊接难度大的钛、石英等具有很好的效果，而且可以对不同性能的材料进行焊接。当然，激光焊接也有一些缺点：（1）激光器与焊接系统相关配件比较昂贵，导致初期投资与维护成本则相对较高。（2）固体材料吸收激光的效率比较低，因此激光焊接的转化效率都偏低，一般是5%—30%。3激光焊接的聚焦光斑比较小，对于工件接头的装备精度就比较高，焊接时可能会出现偏差，导致加工误差[2]。随着激光焊接的不断普及应用，激光设备的价格也会不断下降，而激光焊接转化效率偏低的缺点也会得到更好的改善，不久的将来，激光焊接则会逐渐取代传统的焊接工艺，成为工业焊接的主要方式。

4 国内激光焊接技术的现状

目前，我国的激光设备和生产单位大都是生产kW级别的CO2激光设备1kW以下的固体YAG激光设备。激光焊接主要研究方向是激光焊接等离子体产生的机理、特性分析与检测、深熔激光焊接的模拟、激光电弧复合热源的应用、激光堆焊接、超级钢焊接等等。清华大学彭云等详细研究超细晶粒钢的焊接性以及激光焊接的相关特点，同时实施了两种超细晶粒钢的激光焊接试验：400MPa与800MPa，同时和等离子弧、MAG焊接进行了比较。

无论是碳钢或者经过合金强化的高强度钢，亦或经过特殊冶金加工的高强度钢，在加热与冷却速度非常迅速的激光焊条件下，接头的硬度远远高于母材，导致接头容易出现裂纹；同时激光的再热作用也会导致HAZ形成软化区。目前，高强度钢激光焊接性能的研究依然缺乏，其应用数据明显不足，需要进行更深的研究。

5 激光焊接技术的应用

5.1 制造行业的应用

目前，激光焊接的应用领域非常广，例如制造业、粉末冶金领域、汽车工业、电子工业、生物医学、造船工业等等。

5.2 粉末冶金领域的应用

由于粉末冶金材料的性能相对特殊，而且制造优点比较突出，在一些领域上例如汽车制造、航空以及工具刃具制造业中，正在逐渐取代传统的冶金材料。随着粉末冶金材料的不断发展，其与其他零件之间的连接问题不断凸显，导致粉末冶金材料在这些领域的应用受到很大的限制。在20世纪80年代初期，激光焊接的独特优势受到粉末冶金材料加工领域的广泛关注与应用，较好地解决了上述问题，为粉末冶金材料的应用打开了新的方向，通过激光焊接显著提高了焊接强度与耐高温性能[3]。

5.3 汽车工业的应用

激光焊接广泛地应用于汽车领域，例如德国的奥迪、奔驰、大众，瑞典的沃尔沃等国外的汽车制造厂早已在20世纪80年代就率先使用这一技术，将激光焊接引用到车顶、车身以及侧框等钣金的焊接；到了20世纪90年代，美国的通用、福特以及克莱斯勒汽车公司也相继引入激光焊接，虽然起步稍晚，但是其发展速度非常快。日本的本田、丰田等汽车公司也相继在车身上运用了激光焊接与切割工艺。高强钢激光焊接装配件由于性能十分优良，因此被广泛应用于汽车车身制造，随后激光焊接则被快速应用到汽车部件的制造当中，例如变速箱齿轮、半轴、传动轴、散热器等等，并且逐渐成为汽车零部件制造的标准工艺[4]。而我国科研院所在某些特色领域上也获得优异的成绩。随着我国汽车工业的蓬勃发展，激光焊接技术必定在将来的汽车制造领域中获得更加优异的成果。

5.4 电子工业的应用

激光焊接在电子工业中也被广泛的应用，尤其是微电子工业，在集成电路以及半导体器件壳体的封装中，表现出巨大的、独特的优越性。激光焊接也被引用到了真空器件的研发当中，例如钼聚焦极和不锈钢支持环、快热阴极灯丝组件等等。例如传感器或者温控器中的弹性薄壁波纹片的厚度在0.05～0.1mm范围之内，传统焊接方法很难实现，采取TIG焊极易焊穿，而且等离子的稳定性比较差，影响因素又很多，因而选择激光焊接的效果比较好，可以有效解决上诉问题。

5.5 生物医学的应用

激光焊接开始应用于生物组织的时间是20世纪70年代，Klink等采用激光焊接输卵管与血管的成功，展现出了激光焊接巨大的优越性，促使更多研究人员开始尝试焊接各类生物组织，并且将其引用到其他组织的焊接。而激光焊接神经方面是目前国内外生物医学研究的主要方向，并且集中于激光波长、剂量、功能的恢复等这些方面进行研究。激光焊接是一种新型的焊接牙科合金的技术，经过多年的设备研究与改进，技术得以不断更新，在口腔修复领域的应用日益增多，逐渐走向成熟。

5.6 造船工业的应用

造船业是激光焊接应用当中另一个重要的领域，造船最主要的工艺就是焊接，采用激光焊接可以获得高强度的焊件，进而在设计上可以大大缩减所用材料的厚度，实现轻重量、高强度的要求。美国经过计算得出这样的结论，航空母舰如果采用激光焊接技术制造可以大大地减轻重量200t。实际上，目前欧洲的大型游轮的建造当中，激光焊接的应用已经达到了20%，而近期的目标更是高达50%左右。另外，海洋平台、潜艇的结构件也已经广泛应用了激光焊接[5]。随着现代焊接工艺以及技术的进一步发展，激光焊接技术发展潜力十分巨大，其前景必然非常广阔，国内外技术研究部门必须坚持不懈地研究与探索，才能不断地促进激光焊接技术的进一步发展。

6 结语

激光焊接技术是一项综合性比较强的技术，集中了激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术以及产品设计。汽车工业对于焊接质量的要求非常高，而激光焊接本身具有高能量密度、深穿透力、精度高、适应性强等等优势，使其在汽车工业中发挥着巨大的优势，不仅其生产率远远高于传统焊接，而且焊接质量也十分显著。激光焊接技术必将逐渐取代电弧焊、电阻焊等传统焊接方式。因此，今后激光焊接技术将会得到更加广泛地应用，必将在材料连接领域起到越来越重要的作用。

参考文献

[1]陆斌锋，芦凤桂，唐新华，等.激光焊接工艺的现状与进展.焊接，2008（4）：53.

[2]马涛，黄升.激光焊接技术.柳钢科技，2011（6）：57.

[3]张文举.浅析激光焊接技术的工艺与方法.黑龙江科技信息，2011（2）：67.

[4]游德勇，高向东.激光焊接技术的研究现状与展望.焊接技术，2008（8）：8.

[5]张文毓.激光焊接技术的研究现状与应用.新技术新工艺，2009（1）：50.