激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用

激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用1.本文概述隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，激光焊接技術(shù)作為一種先進(jìn)的加工方法，已經(jīng)在航空航天、汽車(chē)制造、電子設(shè)備等領(lǐng)域展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用前景。本文旨在對(duì)激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行全面梳理，深入分析其技術(shù)原理、關(guān)鍵參數(shù)以及在實(shí)際應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。通過(guò)綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果和實(shí)際案例，本文將探討激光焊接技術(shù)的最新進(jìn)展，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景進(jìn)行展望。本文的撰寫(xiě)旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和技術(shù)人員提供一個(gè)全面、系統(tǒng)的參考資料，同時(shí)也為激光焊接技術(shù)的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。2.激光焊接技術(shù)基礎(chǔ)理論激光焊接是一種熱熔化焊接技術(shù)，其原理是利用激光的四大特性（單色性、相干性、方向性和高能量密度），通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將激光束聚焦在很小的區(qū)域內(nèi)，在極短的時(shí)間內(nèi)使被焊處形成一個(gè)能量高度集中的熱源區(qū)。這種高能量密度使得母材迅速熔化，并形成牢固的焊點(diǎn)或焊縫。根據(jù)激光熱加工機(jī)理，激光焊接可以分為兩種基本形式：熱傳導(dǎo)焊和深熔焊。大熔深和深寬比：激光焊接可以實(shí)現(xiàn)較大的熔深和深寬比，使得焊接結(jié)構(gòu)更加牢固。小熱輸入和焊接變形：相比傳統(tǒng)焊接方法，激光焊接的熱輸入量小，因此焊接變形也較小。高焊接強(qiáng)度和良好金相組織：激光焊接能夠獲得較高的焊接強(qiáng)度，且焊縫的金相組織良好。通過(guò)這些基礎(chǔ)理論，激光焊接技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，包括汽車(chē)制造、電子電器、生物醫(yī)學(xué)等。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，激光焊接技術(shù)也在向著智能化、多功能化、高效節(jié)能和高品質(zhì)化的方向發(fā)展。3.激光焊接技術(shù)的最新研究進(jìn)展進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，特別是在近五年間，激光焊接技術(shù)取得了顯著的突破與發(fā)展。最新的研究成果表明，激光焊接已經(jīng)不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的高精度、高速度和深熔焊接，在多維度、多功能集成以及智能化控制方面展現(xiàn)了巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。一方面，新型激光源的研發(fā)與應(yīng)用推動(dòng)了焊接性能的提升。例如，高亮度光纖激光器和碟片激光器因其卓越的能量轉(zhuǎn)換效率、優(yōu)良的空間光束質(zhì)量和良好的穩(wěn)定性，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，尤其在連續(xù)焊接和大厚度材料焊接方面表現(xiàn)突出。同時(shí)，直接半導(dǎo)體激光器的成本效益比不斷提高，使得中小功率激光焊接設(shè)備市場(chǎng)得以迅速擴(kuò)大，為更多領(lǐng)域提供了經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。另一方面，激光焊接工藝不斷創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜和苛刻條件下的焊接。如水下激光焊接技術(shù)，經(jīng)過(guò)持續(xù)研究已能在深海環(huán)境下穩(wěn)定實(shí)施，拓展了海洋工程結(jié)構(gòu)的制造和維修范圍。針對(duì)異種材料的焊接，尤其是金屬與非金屬材料、以及不同金屬間的激光焊接技術(shù)取得關(guān)鍵性突破，通過(guò)優(yōu)化焊接參數(shù)和引入新型填料材料，有效解決了接頭界面冶金反應(yīng)、裂紋抑制等問(wèn)題。再者，智能制造與數(shù)字化技術(shù)的深度融合引領(lǐng)激光焊接向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。智能感知與實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的引入，使得激光焊接過(guò)程中可以精確監(jiān)控焊接質(zhì)量，動(dòng)態(tài)調(diào)整焊接參數(shù)，以達(dá)到最佳焊接效果。同時(shí)，機(jī)器視覺(jué)與人工智能算法在焊縫跟蹤、缺陷識(shí)別等方面的應(yīng)用，極大地提高了激光焊接生產(chǎn)線的柔性和質(zhì)量一致性。先進(jìn)的激光復(fù)合焊接技術(shù)，如激光電弧復(fù)合焊接、激光MIGMAG復(fù)合焊接等，結(jié)合了激光與電弧的優(yōu)點(diǎn)，既能提高焊接速度又能保證焊縫質(zhì)量，已在汽車(chē)制造、軌道車(chē)輛、航空航天等領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。激光焊接技術(shù)的最新研究進(jìn)展不僅體現(xiàn)在硬件設(shè)備的升級(jí)換代上，更在于其與現(xiàn)代信息技術(shù)和新材料科技相結(jié)合，形成了一系列適應(yīng)新時(shí)代制造需求的高級(jí)焊接解決方案，為推進(jìn)高端裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。4.激光焊接技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域汽車(chē)制造行業(yè)：激光焊接在汽車(chē)制造業(yè)中扮演著重要角色，尤其適用于車(chē)身拼接、車(chē)架結(jié)構(gòu)和零部件連接等環(huán)節(jié)。高強(qiáng)度鋼和鋁材的混合焊接、三維復(fù)雜形狀零件的精密對(duì)接以及電池組的密封焊接等都是激光焊接技術(shù)的重要應(yīng)用場(chǎng)景。新能源產(chǎn)業(yè)：在太陽(yáng)能光伏組件制造中，激光焊接用于電池片串并聯(lián)和組件框架的連接在鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中，激光焊接確保電極、殼體和密封圈之間的高可靠連接，提高了電池的安全性和使用壽命。電子與微電子行業(yè)：激光焊接在集成電路、半導(dǎo)體器件封裝和微電子組件制造中尤為關(guān)鍵，由于其精確控制的熱輸入和較小的熱影響區(qū)，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)小焊點(diǎn)和高密度互聯(lián)的焊接，滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品的小型化、精細(xì)化要求。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：激光焊接被應(yīng)用于醫(yī)療器械制造，如植入式醫(yī)療設(shè)備、生物組織修復(fù)及手術(shù)器械的精密焊接，確保無(wú)菌環(huán)境下的安全高效連接。航空航天：激光焊接技術(shù)解決了輕質(zhì)合金材料及復(fù)合材料的高效連接問(wèn)題，有助于飛機(jī)、火箭部件的減重設(shè)計(jì)與高性能組裝。珠寶首飾制造業(yè)：精細(xì)的激光焊接技術(shù)可實(shí)現(xiàn)貴金屬和其他貴重材料的精確焊接，保證了首飾設(shè)計(jì)的藝術(shù)性和制作過(guò)程中的精準(zhǔn)度。食品加工及包裝行業(yè)：激光焊接用于食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)的容器、管道以及包裝材料的無(wú)菌、無(wú)縫焊接，有效防止細(xì)菌滋生和食品安全隱患。軌道交通與船舶制造：激光焊接技術(shù)助力大型鋼結(jié)構(gòu)件的高效連接，顯著提升了軌道車(chē)輛和船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性。隨著激光源功率的提升和新型激光器的研發(fā)，激光焊接技術(shù)在更廣泛的材料類(lèi)型和更復(fù)雜結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用潛力正逐漸釋放，成為推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程和高端制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)之一。5.激光焊接技術(shù)存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)雖然激光焊接技術(shù)在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)了其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用前景，但它也面臨著一系列的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，這些問(wèn)題限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用，并對(duì)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提出了要求。激光焊接過(guò)程中，由于高能激光束的聚焦性和熱影響區(qū)域的限制，焊接過(guò)程對(duì)工件的對(duì)準(zhǔn)精度和穩(wěn)定性要求極高。任何微小的振動(dòng)或位移都可能影響焊接質(zhì)量，導(dǎo)致焊縫不均勻、氣孔或裂紋等問(wèn)題。提高焊接過(guò)程中的穩(wěn)定性和精度是當(dāng)前激光焊接技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。激光焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍受限于材料兼容性。不同的材料對(duì)激光能量的吸收率不同，導(dǎo)致焊接效果差異顯著。例如，高反射材料如銅、鋁及其合金對(duì)激光能量的吸收率較低，使得焊接過(guò)程復(fù)雜且效率低下。某些材料在高溫下易氧化或蒸發(fā)，影響焊接質(zhì)量。研究新型焊接材料和涂層，提高材料對(duì)激光能量的吸收率，是激光焊接技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。激光焊接設(shè)備通常較為昂貴，且對(duì)操作人員的技能要求較高。設(shè)備的維護(hù)和校準(zhǔn)也需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。這些因素限制了激光焊接技術(shù)在小型企業(yè)或某些領(lǐng)域的應(yīng)用。降低設(shè)備成本、提高操作的便捷性和自動(dòng)化水平是激光焊接技術(shù)普及的關(guān)鍵。確保焊接質(zhì)量是激光焊接技術(shù)應(yīng)用的另一挑戰(zhàn)。目前，對(duì)焊接質(zhì)量的檢測(cè)主要依賴(lài)于人工目視和破壞性檢測(cè)方法，這些方法費(fèi)時(shí)且可能影響工件完整性。發(fā)展非破壞性檢測(cè)技術(shù)，如激光超聲波檢測(cè)、光學(xué)相干層析成像等，對(duì)于提高焊接質(zhì)量和效率具有重要意義。激光焊接過(guò)程中產(chǎn)生的高溫和強(qiáng)光可能對(duì)操作人員造成傷害，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。確保操作安全性和減少環(huán)境影響是激光焊接技術(shù)發(fā)展中不可忽視的問(wèn)題。開(kāi)發(fā)更安全的焊接工藝和操作環(huán)境，以及提高激光焊接設(shè)備的環(huán)保性能，是當(dāng)前和未來(lái)激光焊接技術(shù)研究的重要方向。6.激光焊接技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新：分析當(dāng)前激光焊接技術(shù)的發(fā)展瓶頸，并探討未來(lái)技術(shù)突破的可能方向。例如，高功率激光器的研發(fā)、新型焊接工藝的創(chuàng)新等。材料應(yīng)用范圍的擴(kuò)展：討論激光焊接技術(shù)在處理新型材料（如復(fù)合材料、超合金等）方面的潛力，以及這些新材料在航空航天、汽車(chē)制造等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。自動(dòng)化與智能化：探討自動(dòng)化技術(shù)在激光焊接中的應(yīng)用，如機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人技術(shù)等，以及這些技術(shù)如何提高焊接效率和質(zhì)量。環(huán)境友好與能源效率：分析激光焊接技術(shù)在節(jié)能減排方面的潛力，如提高能源利用效率、減少?gòu)U棄物產(chǎn)生等。行業(yè)應(yīng)用拓展：探討激光焊接技術(shù)在新興領(lǐng)域（如生物醫(yī)學(xué)、微電子制造等）的應(yīng)用潛力。國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)與合作：分析全球激光焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，探討國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)技術(shù)進(jìn)步的影響。教育與培訓(xùn)：討論未來(lái)對(duì)激光焊接技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才的需求，以及相應(yīng)的教育和培訓(xùn)策略。隨著科技的不斷進(jìn)步，激光焊接技術(shù)正面臨著一系列新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新是推動(dòng)激光焊接技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。未來(lái)，高功率激光器的研發(fā)將進(jìn)一步突破焊接過(guò)程中功率和精度的限制，使得激光焊接能夠處理更廣泛的材料類(lèi)型和厚度。同時(shí)，新型焊接工藝的創(chuàng)新，如激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)，將為焊接領(lǐng)域帶來(lái)更高的效率和更優(yōu)的焊接質(zhì)量。激光焊接技術(shù)在材料應(yīng)用范圍的擴(kuò)展上具有巨大潛力。隨著航空航天、汽車(chē)制造等行業(yè)對(duì)材料性能要求的不斷提高，激光焊接技術(shù)在處理新型材料（如復(fù)合材料、超合金等）方面的能力將得到進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這些新材料的成功焊接不僅能夠提升產(chǎn)品的性能，還將推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。自動(dòng)化與智能化是激光焊接技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)重要方向。隨著機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化激光焊接系統(tǒng)將更加精確和高效。這些技術(shù)的集成不僅能夠提高生產(chǎn)效率，減少人為錯(cuò)誤，還能在復(fù)雜或危險(xiǎn)的環(huán)境中安全地進(jìn)行焊接作業(yè)。激光焊接技術(shù)在環(huán)境友好與能源效率方面的潛力也不容忽視。通過(guò)提高能源利用效率和減少?gòu)U棄物產(chǎn)生，激光焊接技術(shù)有望成為綠色制造的重要組成部分。這不僅能促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，還將提高企業(yè)的社會(huì)責(zé)任感。行業(yè)應(yīng)用拓展方面，激光焊接技術(shù)在新興領(lǐng)域（如生物醫(yī)學(xué)、微電子制造等）的應(yīng)用前景廣闊。例如，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光焊接可用于精密醫(yī)療器械的制造，而在微電子制造中，則可用于微小電子元件的精密連接。在全球范圍內(nèi)，激光焊接技術(shù)的發(fā)展也受到國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)與合作的影響。隨著全球化的深入，國(guó)際合作和技術(shù)交流將促進(jìn)激光焊接技術(shù)的更快發(fā)展。同時(shí)，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)也將推動(dòng)各國(guó)在激光焊接領(lǐng)域進(jìn)行更多的研發(fā)和創(chuàng)新。面對(duì)未來(lái)激光焊接技術(shù)的發(fā)展，教育和培訓(xùn)將成為關(guān)鍵。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，對(duì)激光焊接技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才的需求將不斷增長(zhǎng)。加強(qiáng)相關(guān)教育和培訓(xùn)，培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)人才，將是推動(dòng)激光焊接技術(shù)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。這個(gè)段落為您提供了一個(gè)全面的視角，涵蓋了激光焊接技術(shù)的多個(gè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。您可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整或補(bǔ)充。7.結(jié)論歷經(jīng)多年的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，激光焊接技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室階段邁向大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，特別是在汽車(chē)制造、航空航天、船舶制造、精密儀器、能源設(shè)備等諸多高端制造領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前的研究現(xiàn)狀表明，激光焊接技術(shù)不斷突破傳統(tǒng)的焊接方式局限，實(shí)現(xiàn)了更高精度、更低熱影響區(qū)、更優(yōu)焊接質(zhì)量的目標(biāo)。尤其在鋁合金等難焊材料的焊接處理上，盡管面臨高反射率、易產(chǎn)生缺陷等問(wèn)題，但通過(guò)優(yōu)化激光器性能、精確控制焊接參數(shù)、開(kāi)發(fā)新型輔助氣體保護(hù)技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段，已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，有效提升了鋁合金激光焊接的質(zhì)量和穩(wěn)定性。同時(shí)，針對(duì)激光焊接過(guò)程中的等離子體控制、焊縫缺陷預(yù)防及智能化自動(dòng)化水平等方面，科研人員進(jìn)行了深入探索并取得了重要成果。諸如先進(jìn)的等離子體抑制技術(shù)、智能視覺(jué)引導(dǎo)與反饋控制系統(tǒng)的集成應(yīng)用，極大地增強(qiáng)了激光焊接技術(shù)在復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)件上的適應(yīng)性和可靠性。激光焊接技術(shù)仍面臨挑戰(zhàn)，包括如何進(jìn)一步提高焊接效率、降低成本，尤其是在保證焊接質(zhì)量和力學(xué)性能的同時(shí)，減少合金元素?zé)龘p、防止焊縫區(qū)域軟化等關(guān)鍵問(wèn)題上，需要持續(xù)開(kāi)展基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)創(chuàng)新。未來(lái)，隨著新型激光光源的研發(fā)、多功能復(fù)合焊接工藝的推廣以及新材料焊接技術(shù)難題的破解，激光焊接技術(shù)有望在更多新興領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，并且在綠色制造和智能制造的大背景下，推動(dòng)全球焊接技術(shù)產(chǎn)業(yè)向更高效、更環(huán)保、更智能的方向邁進(jìn)。參考資料：鎂合金是一種輕質(zhì)、高強(qiáng)度的材料，被廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)和工程應(yīng)用中，例如汽車(chē)、航空航天、電子產(chǎn)品等。鎂合金的焊接技術(shù)相較于其他金屬材料而言，更加復(fù)雜和困難，因此在鎂合金的制造和使用過(guò)程中，焊接技術(shù)的掌握和應(yīng)用具有極其重要的地位。本文將對(duì)鎂合金焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行綜述。鎂合金的焊接方法主要有熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）、鎢極氬弧焊（GTAW）、激光焊、電阻點(diǎn)焊等。GMAW和GTAW是最常用的焊接方法，適用于各種鎂合金的焊接。激光焊具有高能量密度、快速、深穿透等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于鎂合金的焊接特別有效。電阻點(diǎn)焊則適用于鎂合金薄板的焊接。焊接材料的選擇對(duì)于鎂合金的焊接至關(guān)重要。氬氣和氦氣是常用的保護(hù)氣體，用于防止熔池氧化。焊絲和填充材料需要與母材匹配，以保證最佳的焊接效果。近年來(lái)，針對(duì)鎂合金的焊接，開(kāi)發(fā)出了多種新型的焊絲和填充材料。焊接工藝參數(shù)的選擇直接影響到鎂合金的焊接質(zhì)量。這些參數(shù)包括焊接電流、電弧電壓、焊接速度、保護(hù)氣體流量等。通過(guò)優(yōu)化這些參數(shù)，可以獲得高質(zhì)量的焊接接頭。在汽車(chē)制造中，鎂合金被廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)架、座椅等部件。在這些部件的制造過(guò)程中，焊接技術(shù)是關(guān)鍵的一環(huán)。通過(guò)選擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)，可以獲得高質(zhì)量的焊接接頭，從而提高汽車(chē)的性能和安全性。在航空航天領(lǐng)域，鎂合金的使用可以顯著減輕結(jié)構(gòu)重量。在飛機(jī)和火箭等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造中，焊接技術(shù)同樣具有重要意義。為了保證安全性和可靠性，必須掌握高質(zhì)量的焊接技術(shù)，防止焊接缺陷的產(chǎn)生。在電子產(chǎn)品中，鎂合金被廣泛應(yīng)用于外殼、內(nèi)部結(jié)構(gòu)件等部位。由于電子產(chǎn)品對(duì)輕量化和美觀性的追求，焊接技術(shù)的要求也較高。通過(guò)使用先進(jìn)的焊接技術(shù)，可以保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。鎂合金作為一種輕質(zhì)、高強(qiáng)度的材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。鎂合金的焊接技術(shù)相對(duì)于其他金屬材料而言更加復(fù)雜和困難。深入研究和掌握鎂合金的焊接技術(shù)對(duì)于提高其應(yīng)用范圍和性能具有重要意義。目前，針對(duì)鎂合金的焊接技術(shù)已經(jīng)取得了一定的研究成果，但仍需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。未來(lái)，隨著鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和技術(shù)的進(jìn)步，鎂合金的焊接技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展和完善。激光焊接技術(shù)作為一種高精度、高速度的焊接方法，在現(xiàn)代制造業(yè)中占據(jù)了舉足輕重的地位。隨著科技的不斷進(jìn)步，激光焊接技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，相應(yīng)的研究工作也在深入進(jìn)行。本文將簡(jiǎn)要探討激光焊接技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展，以及未來(lái)可能的發(fā)展趨勢(shì)。激光焊接技術(shù)是一種基于高能激光束照射在材料表面，使材料迅速熔化、汽化，形成熔池，隨后迅速冷卻并凝固的焊接方法。激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、熱影響區(qū)小、變形小、精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種材料的焊接。在汽車(chē)制造領(lǐng)域，激光焊接技術(shù)主要用于車(chē)身面板、發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)等關(guān)鍵部件的焊接。相較于傳統(tǒng)焊接方法，激光焊接可以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，并提高車(chē)身的安全性能和外觀質(zhì)量。在電子電器領(lǐng)域，激光焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于微電子器件、集成電路和光學(xué)器件的封裝和連接。由于激光焊接的熱影響區(qū)小，能夠有效地保護(hù)電路組件，提高產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。在航空航天領(lǐng)域，由于激光焊接的精度高、變形小，特別適合于航空航天器的高強(qiáng)度、高精度零件的制造和維修。通過(guò)激光焊接，可以顯著提高航空航天器的安全性和使用壽命。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光焊接技術(shù)被廣泛應(yīng)用于組織和器官的修復(fù)與重建。例如，利用激光焊接技術(shù)可以精確地修復(fù)神經(jīng)組織、血管和皮膚等，提高醫(yī)療效果。盡管激光焊接技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但仍然面臨一些挑戰(zhàn)和需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。提高激光焊接的效率與質(zhì)量：目前，激光焊接的速度仍然受到熱傳導(dǎo)、熔池流動(dòng)等因素的限制。如何提高焊接速度并保持高質(zhì)量的焊接接頭是當(dāng)前研究的一個(gè)重要方向。適應(yīng)不同材料與復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接：隨著科技的發(fā)展，對(duì)激光焊接的適應(yīng)性和靈活性提出了更高的要求。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材料和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有效焊接，是未來(lái)研究的一個(gè)重要方向。激光焊接過(guò)程的高效監(jiān)控與優(yōu)化：激光焊接過(guò)程的監(jiān)控對(duì)于保證焊接質(zhì)量具有至關(guān)重要的意義。如何實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的監(jiān)控，以及通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)提高焊接質(zhì)量與效率，是當(dāng)前研究的一個(gè)重要方向。結(jié)合新技術(shù)，如機(jī)器人技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的融合應(yīng)用：未來(lái)的制造業(yè)將是高度數(shù)字化和自動(dòng)化的，如何將激光焊接技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行融合應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率和靈活性，是未來(lái)研究的一個(gè)重要方向。激光焊接技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊。如何解決現(xiàn)有問(wèn)題并適應(yīng)未來(lái)的挑戰(zhàn)，仍需要進(jìn)行深入的研究。我們期待通過(guò)持續(xù)的研究和創(chuàng)新，使激光焊接技術(shù)在未來(lái)能夠?yàn)橹圃鞓I(yè)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)更大的貢獻(xiàn)。激光焊接技術(shù)是一種利用高能激光束作為熱源，將金屬或其他材料熔合在一起的技術(shù)。自20世紀(jì)70年代初問(wèn)世以來(lái)，激光焊接技術(shù)以其高精度、高速度和高效率等特點(diǎn)，在制造業(yè)、材料加工業(yè)、電子業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文將概述激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用場(chǎng)景、關(guān)鍵技術(shù)以及未來(lái)展望。激光焊接技術(shù)的研究主要集中在激光器的選擇與優(yōu)化、焊接工藝參數(shù)的確定、焊接質(zhì)量的檢測(cè)與控制等方面。目前，國(guó)內(nèi)外研究者采用的理論模型主要包括能量守恒模型、質(zhì)量守恒模型和傳熱模型等，以此來(lái)描述激光焊接過(guò)程中的物理行為和能量傳輸。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)值模擬方法也被廣泛應(yīng)用于激光焊接過(guò)程的仿真與優(yōu)化。制造業(yè)：激光焊接技術(shù)在制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，如汽車(chē)制造、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域。激光焊接可以提高制造效率，降低制造成本，同時(shí)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。材料加工業(yè)：激光焊接技術(shù)可用于不銹鋼、鋁合金、鈦合金等金屬材料的焊接，還可以應(yīng)用于非金屬材料的焊接，如塑料、陶瓷等。電子業(yè)：在電子業(yè)中，激光焊接技術(shù)可用于微電子器件、集成電路和太陽(yáng)能電池等產(chǎn)品的封裝和制造。光捕捉：激光焊接過(guò)程中，需要對(duì)激光束進(jìn)行捕捉和調(diào)整，以確保激光束對(duì)準(zhǔn)焊接部位，同時(shí)避免對(duì)周?chē)考斐蓳p害。光束傳輸：激光焊接過(guò)程中，需要對(duì)激光束進(jìn)行穩(wěn)定傳輸，以保證激光束的能量和光強(qiáng)分布的均勻性。焊接參數(shù)：焊接參數(shù)是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，包括激光功率、焊接速度、光斑大小等。這些參數(shù)需要根據(jù)不同的材料和工藝要求進(jìn)行優(yōu)化。隨著科技的不斷進(jìn)步，激光焊接技術(shù)將迎來(lái)更多的發(fā)展機(jī)遇。未來(lái)，激光焊接技術(shù)將朝著高效率、高質(zhì)量、智能化的方向發(fā)展。新技術(shù)：未來(lái)將不斷有新的激光焊接技術(shù)出現(xiàn)，如激光復(fù)合焊接、激光填絲焊接等，這些技術(shù)將進(jìn)一步提高激光焊接的質(zhì)量和效率。新工藝：針對(duì)不同材料和工藝要求，將開(kāi)發(fā)出更多新的激光焊接工藝，如激光點(diǎn)焊、激光縫焊等，以滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的多樣化需求。新應(yīng)用：隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，激光焊接技術(shù)將應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，如新能源、生物醫(yī)學(xué)等，為這些領(lǐng)域的發(fā)展提供新的動(dòng)力。激光焊接技術(shù)作為一種先進(jìn)的制造工藝，在制造業(yè)、材料加工業(yè)、電子業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用場(chǎng)景、關(guān)鍵技術(shù)和未來(lái)展望的綜述，可以得出以下激光焊接技術(shù)具有高精度、高速度和高效率等特點(diǎn)，在各種工業(yè)領(lǐng)域中顯示出廣泛的應(yīng)用前景。隨著研究的深入和技術(shù)的進(jìn)步，激光焊接技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)不斷提升，為焊接質(zhì)量的提高和焊接過(guò)程的優(yōu)化提供了有力保障。未來(lái)，激光焊接技術(shù)將朝著高效率、高質(zhì)量、智能化的方向發(fā)展，新的技術(shù)和工藝將不斷涌現(xiàn)，推動(dòng)激光焊接技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用拓展。激光焊接技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展和深化，未來(lái)發(fā)展前景廣闊。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究和優(yōu)化激光焊接技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，提高焊接質(zhì)量和效率，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，將成為未來(lái)研究的重要方向。激光焊接技術(shù)屬于熔融焊接，以激光束為能源，使其沖擊在焊件接頭上以達(dá)到焊接目的的技術(shù)。由光學(xué)震蕩器及放在震蕩器空穴兩端鏡間的介質(zhì)所組成。激發(fā)電子或分子使其在轉(zhuǎn)換成能量的過(guò)程中產(chǎn)生集中且相位相同的光束，Laser來(lái)自LightAmplificationbyStimulatedEmissionRadiation的第一個(gè)字母所組成。由光學(xué)震蕩器及放在震蕩器空穴兩端鏡間的介質(zhì)所組成。介質(zhì)受到激發(fā)至高能量狀態(tài)時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生同相位光波且在兩端鏡間來(lái)回反射，形成光電的串結(jié)效應(yīng)，將光波放大，并獲得足夠能量而開(kāi)始發(fā)射出激光。激光亦可解釋成將電能、化學(xué)能、熱能、光能或核能等原始能源轉(zhuǎn)換成某些特定光頻（紫外光、可見(jiàn)光或紅外光的電磁輻射束的一種設(shè)備。）轉(zhuǎn)換形態(tài)在某些固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中很容易進(jìn)行。當(dāng)這些介質(zhì)以原子或分子形態(tài)被激發(fā)，便產(chǎn)生相位幾乎相同且近乎單一波長(zhǎng)的光束-----激光。由于具同相位及單一波長(zhǎng)，差異角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及熱處理等功能前可傳送的距離相當(dāng)長(zhǎng)。世界上的第一個(gè)激光束于1960年利用閃光燈泡激發(fā)紅寶石晶粒所產(chǎn)生，因受限于晶體的熱容量，只能產(chǎn)生很短暫的脈沖光束且頻率很低。雖然瞬間脈沖峰值能量可高達(dá)10^6瓦，但仍屬于低能量輸出。使用釹（ND）為激發(fā)元素的釔鋁石榴石晶棒（Nd:YAG）可產(chǎn)生1---8KW的連續(xù)單一波長(zhǎng)光束。YAG激光，波長(zhǎng)為06uM，可以通過(guò)柔性光纖連接到激光加工頭，設(shè)備布局靈活，適用焊接厚度5-6mm。使用CO2為激發(fā)物的CO2激光（波長(zhǎng)6uM），輸出能量可達(dá)25KW，可做出2mm板厚單道全滲透焊接，工業(yè)界已廣泛用于金屬的加工上。早期的激光焊接研究實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是利用紅寶石脈沖激光器，當(dāng)時(shí)雖然能夠獲得較高的脈沖能量，但是這些激光器的平均輸出功率相當(dāng)?shù)?，這主要是由激光器很低的工作效率和發(fā)光物質(zhì)的受激性所決定的。激光焊接主要使用CO2激光器和YAG激光器，YAG激光器由于具有較高的平均功率，在它出現(xiàn)之后就成為激光點(diǎn)焊和激光縫焊的優(yōu)選設(shè)備。激光焊接與電子束焊接的顯著區(qū)別在于激光輻射不能產(chǎn)生穿孔焊接方式。而實(shí)際上，當(dāng)激光脈沖能量密度達(dá)到10的6次方W/CM2時(shí)，就會(huì)在被焊接金屬材料焊接界面上形成焊孔，小孔的形成條件得到滿足，從而就可以利用激光束進(jìn)行深熔焊接。在20世紀(jì)70年代以前，由于高功率連續(xù)波形激光器尚未開(kāi)發(fā)出來(lái)，所以研究重點(diǎn)集中在脈沖激光焊接上。早期的激光焊接研究實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是利用紅寶石脈沖激光器。YAG激光器的焊接過(guò)程是通過(guò)焊點(diǎn)搭接而進(jìn)行的，直到1KW以上的連續(xù)功率波形激光器誕生以后，具有真正意義的激光縫焊才得以實(shí)現(xiàn)。隨著千瓦級(jí)連續(xù)CO2激光器焊接試驗(yàn)的成功，激光焊接技術(shù)在20世紀(jì)70年代初取得突破性進(jìn)展。在大厚度不銹鋼試件上進(jìn)行CO2激光焊接，形成了穿透熔深的焊縫，從而清楚的標(biāo)明了小孔的形成，而且激光焊接產(chǎn)生的深熔焊縫與電子束焊接相似。這些利用CO2激光器進(jìn)行金屬焊接的早期工作證明了高功率連續(xù)激光焊接的巨大潛能。在航空工業(yè)以及其他許多應(yīng)用中，激光焊接能夠?qū)崿F(xiàn)很多類(lèi)型材料的連接，而且激光焊接通常具有許多其他熔焊工藝無(wú)法比擬的優(yōu)越性，尤其是激光焊接能夠連接航空與汽車(chē)工業(yè)中比較難焊的薄板合金材料，如鋁合金等，并且構(gòu)件的變形小，接頭質(zhì)量高。激光加工另一項(xiàng)具有吸引力的應(yīng)用方面是利用了激光能夠?qū)崿F(xiàn)局部小范圍加熱特性，激光所具有的這種熱點(diǎn)使其非常適合于印刷電路板一類(lèi)的電子器件的焊接，激光能在電子器件上非常小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很高的平均溫度，而接頭以外的區(qū)域則基本不受影響。屬于熔融焊接，以激光束為能源，沖擊在焊件接頭上。激光束可由平面光學(xué)元件（如鏡子）導(dǎo)引，隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。激光焊接屬非接觸式焊接，作業(yè)過(guò)程不需加壓，但需使用惰性氣體以防熔池氧化，填料金屬偶有使用。激光焊可以與MIG焊組成激光MIG復(fù)合焊，實(shí)現(xiàn)大熔深焊接，同時(shí)熱輸入量比MIG焊大為減小。激光焊接可將入熱量降到最低的需要量，熱影響區(qū)金相變化范圍小，且因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形亦最低。不需使用電極，沒(méi)有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程，機(jī)具的耗損及變形皆可降至最低。激光束易于聚焦、對(duì)準(zhǔn)及受光學(xué)儀器所導(dǎo)引，可放置在離工件適當(dāng)之距離，且可在工件周?chē)臋C(jī)具或障礙間再導(dǎo)引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無(wú)法發(fā)揮。工件可放置在封閉的空間（經(jīng)抽真空或內(nèi)部氣體環(huán)境在控制下）。激光束可聚焦在很小的區(qū)域，可焊接小型且間隔相近的部件，可焊材質(zhì)種類(lèi)范圍大，亦可相互接合各種異質(zhì)材料。易于以自動(dòng)化進(jìn)行高速焊接，亦可以數(shù)位或電腦控制。焊接薄材或細(xì)徑線材時(shí)，不會(huì)像電弧焊接般易有回熔的困擾。（1）可將入熱量降到最低的需要量，熱影響區(qū)金相變化范圍小，且因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形亦最低。（2）32mm板厚單道焊接的焊接工藝參數(shù)業(yè)經(jīng)檢定合格，可降低厚板焊接所需的時(shí)間甚至可省掉填料金屬的使用。（3）不需使用電極，沒(méi)有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程，機(jī)具的耗損及變形皆可降至最低。（4）激光束易于聚焦、對(duì)準(zhǔn)及受光學(xué)儀器所導(dǎo)引，可放置在離工件適當(dāng)之距離，且可在工件周?chē)臋C(jī)具或障礙間再導(dǎo)引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無(wú)法發(fā)揮。（5）工件可放置在封閉的空間（經(jīng)抽真空或內(nèi)部氣體環(huán)境在控制下）。（10）不受磁場(chǎng)所影響（電弧焊接及電子束焊接則容易），能精確的對(duì)準(zhǔn)焊件。激光焊接中存在一個(gè)激光能量密度閾值，低于此值，熔深很淺，一旦達(dá)到或超過(guò)此值，熔深會(huì)大幅度提高。只有當(dāng)工件上的激光功率密度超過(guò)閾值（與材料有關(guān)），等離子體才會(huì)產(chǎn)生，這標(biāo)志著穩(wěn)定深熔焊的進(jìn)行。如果激光功率低于此閾值，工件僅發(fā)生表面熔化，也即焊接以穩(wěn)定熱傳導(dǎo)型進(jìn)行。而當(dāng)激光功率密度處于小孔形成的臨界條件附近時(shí)，深熔焊和傳導(dǎo)焊交替進(jìn)行，成為不穩(wěn)定焊接過(guò)程，導(dǎo)致熔深波動(dòng)很大。激光深熔焊時(shí)，激光功率同時(shí)控制熔透深度和焊接速度。焊接的熔深直接與光束功率密度有關(guān)，且是入射光束功率和光束焦斑的函數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)一定直徑的激光束，熔深隨著光束功率提高而增加。光束斑點(diǎn)大小是激光焊接的最重要變量之一，因?yàn)樗鼪Q定功率密度。但對(duì)高功率激光來(lái)說(shuō)，對(duì)它的測(cè)量是一個(gè)難題，盡管已經(jīng)有很多間接測(cè)量技術(shù)。光束焦點(diǎn)衍射極限光斑尺寸可以根據(jù)光衍射理論計(jì)算，但由于聚焦透鏡像差的存在，實(shí)際光斑要比計(jì)算值偏大。最簡(jiǎn)單的實(shí)測(cè)方法是等溫度輪廓法，即用厚紙燒焦和穿透聚丙烯板后測(cè)量焦斑和穿孔直徑。這種方法要通過(guò)測(cè)量實(shí)踐，掌握好激光功率大小和光束作用的時(shí)間。材料對(duì)激光的吸收取決于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、熱導(dǎo)率、熔化溫度、蒸發(fā)溫度等，其中最重要的是吸收率。影響材料對(duì)激光光束的吸收率的因素包括兩個(gè)方面：首先是材料的電阻系數(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)材料拋光表面的吸收率測(cè)量發(fā)現(xiàn)，材料吸收率與電阻系數(shù)的平方根成正比，而電阻系數(shù)又隨溫度而變化；材料的表面狀態(tài)（或者光潔度）對(duì)光束吸收率有較重要影響，從而對(duì)焊接效果產(chǎn)生明顯作用。CO2激光器的輸出波長(zhǎng)通常為6μm，陶瓷、玻璃、橡膠、塑料等非金屬對(duì)它的吸收率在室溫就很高，而金屬材料在室溫時(shí)對(duì)它的吸收很差，直到材料一旦熔化乃至氣化，它的吸收才急劇增加。采用表面涂層或表面生成氧化膜的方法，提高材料對(duì)光束的吸收很有效。焊接速度對(duì)熔深影響較大，提高速度會(huì)使熔深變淺，但速度過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致材料過(guò)度熔化、工件焊穿。所以，對(duì)一定激光功率和一定厚度的某特定材料有一個(gè)合適的焊接速度范圍，并在其中相應(yīng)速度值時(shí)可獲得最大熔深。激光焊接過(guò)程常使用惰性氣體來(lái)保護(hù)熔池，當(dāng)某些材料焊接可不計(jì)較表面氧化時(shí)則也可不考慮保護(hù)，但對(duì)大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合則常使用氦、氬、氮等氣體作保護(hù)，使工件在焊接過(guò)程中免受氧化。氦氣不易電離（電離能量較高），可讓激光順利通過(guò)，光束能量不受阻礙地直達(dá)工件表面。這是激光焊接時(shí)使用最有效的保護(hù)氣體，但價(jià)格比較貴。氬氣比較便宜，密度較大，所以保護(hù)效果較好。但它易受高溫金屬等離子體電離，結(jié)果屏蔽了部分光束射向工件，減少了焊接的有效激光功率，也損害焊接速度與熔深。使用氬氣保護(hù)的焊件表面要比使用氦氣保護(hù)時(shí)來(lái)得光滑。氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體最便宜，但對(duì)某些類(lèi)型不銹鋼焊接時(shí)并不適用，主要是由于冶金學(xué)方面問(wèn)題，如吸收，有時(shí)會(huì)在搭接區(qū)產(chǎn)生氣孔。使用保護(hù)氣體的第二個(gè)作用是保護(hù)聚焦透鏡免受金屬蒸氣污染和液體熔滴的濺射。特別在高功率激光焊接時(shí)，由于其噴出物變得非常有力，此時(shí)保護(hù)透鏡則更為必要。保護(hù)氣體的第三個(gè)作用是對(duì)驅(qū)散高功率激光焊接產(chǎn)生的等離子屏蔽很有效。金屬蒸氣吸收激光束電離成等離子云，金屬蒸氣周?chē)谋Ｗo(hù)氣體也會(huì)因受熱而電離。如果等離子體存在過(guò)多，激光束在某種程度上被等離子體消耗。等離子體作為第二種能量存在于工作表面，使得熔深變淺、焊接熔池表面變寬。通過(guò)增加電子與離子和中性原子三體碰撞來(lái)增加電子的復(fù)合速率，以降低等離子體中的電子密度。中性原子越輕，碰撞頻率越高，復(fù)合速率越高；另一方面，只有電離能高的保護(hù)氣體，才不致因氣體本身的電離而增加電子密度。從表可知，等離子體云尺寸與采用的保護(hù)氣體不同而變化，氦氣最小，氮?dú)獯沃?，使用氬氣時(shí)最大。等離子體尺寸越大，熔深則越淺。造成這種差別的原因首先由于氣體分子的電離程度不同，另外也由于保護(hù)氣體不同密度引起金屬蒸氣擴(kuò)散差別。氦氣電離最小，密度最小，它能很快地驅(qū)除從金屬熔池產(chǎn)生的上升的金屬蒸氣。所以用氦作保護(hù)氣體，可最大程度地抑制等離子體，從而增加熔深，提高焊接速度；由于質(zhì)輕而能逸出，不易造成氣孔。從我們實(shí)際焊接的效果看，用氬氣保護(hù)的效果還不錯(cuò)。等離子云對(duì)熔深的影響在低焊接速度區(qū)最為明顯。當(dāng)焊接速度提高時(shí)，它的影響就會(huì)減弱。保護(hù)氣體是通過(guò)噴嘴口以一定的壓力射出到達(dá)工件表面的，噴嘴的流體力學(xué)形狀和出口的直徑大小十分重要。它必須以足夠大以驅(qū)使噴出的保護(hù)氣體覆蓋焊接表面，但為了有效保護(hù)透鏡，阻止金屬蒸氣污染或金屬飛濺損傷透鏡，噴口大小也要加以限制。流量也要加以控制，否則保護(hù)氣的層流變成紊流，大氣卷入熔池，最終形成氣孔。為了提高保護(hù)效果，還可用附加的側(cè)向吹氣的方式，即通過(guò)一較小直徑的噴管將保護(hù)氣體以一定的角度直接射入深熔焊接的小孔。保護(hù)氣體不僅抑制了工件表面的等離子體云，而且對(duì)孔內(nèi)的等離子體及小孔的形成施加影響，熔深進(jìn)一步增大，獲得深寬比較為理想的焊縫。此種方法要求精確控制氣流量大小、方向，否則容易產(chǎn)生紊流而破壞熔池，導(dǎo)致焊接過(guò)程難以穩(wěn)定。焊接時(shí)通常采用聚焦方式會(huì)聚激光，一般選用63~254mm(5”~10”)焦距的透鏡。聚焦光斑大小與焦距成正比，焦距越短，光斑越小。但焦距長(zhǎng)短也影響焦深，即焦深隨著焦距同步增加，所以短焦距可提高功率密度，但因焦深小，必須精確保持透鏡與工件的間距，且熔深也不大。由于受焊接過(guò)程中產(chǎn)生的飛濺物和激光模式的影響，實(shí)際焊接使用的最短焦深多為焦距126mm(5”)。當(dāng)接縫較大或需要通過(guò)加大光斑尺寸來(lái)增加焊縫時(shí)，可選擇254mm(10”)焦距的透鏡，在此情況下，為了達(dá)到深熔小孔效應(yīng)，需要更高的激光輸出功率（功率密度）。當(dāng)激光功率超過(guò)2kW時(shí)，特別是對(duì)于6μm的CO2激光束，由于采用特殊光學(xué)材料構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，為了避免聚焦透鏡遭光學(xué)破壞的危險(xiǎn)，經(jīng)常選用反射聚焦方法，一般采用拋光銅鏡作反射鏡。由于能有效冷卻，它常被推薦用于高功率激光束聚焦。焊接時(shí)，為了保持足夠功率密度，焦點(diǎn)位置至關(guān)重要。焦點(diǎn)與工件表面相對(duì)位置的變化直接影響焊縫寬度與深度。在大多數(shù)激光焊接應(yīng)用場(chǎng)合，通常將焦點(diǎn)的位置設(shè)置在工件表面之下大約所需熔深的1/4處。對(duì)不同的材料進(jìn)行激光焊接時(shí)，激光束位置控制著焊縫的最終質(zhì)量，特別是對(duì)接接頭的情況比搭接結(jié)頭的情況對(duì)此更為敏感。例如，當(dāng)淬火鋼齒輪焊接到低碳鋼鼓輪，正確控制激光束位置將有利于產(chǎn)生主要有低碳組分組成的焊縫，這種焊縫具有較好的抗裂性。有些應(yīng)用場(chǎng)合，被焊接工件的幾何形狀需要激光束偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，當(dāng)光束軸線與接頭平面間偏轉(zhuǎn)角度在100度以內(nèi)時(shí)，工件對(duì)激光能量的吸收不會(huì)受到影響。激光深熔焊接時(shí)，不管焊縫深淺，小孔現(xiàn)象始終存在。當(dāng)焊接過(guò)程終止、關(guān)閉功率開(kāi)關(guān)時(shí)，焊縫尾端將出現(xiàn)凹坑。當(dāng)激光焊層覆蓋原先焊縫時(shí)，會(huì)出現(xiàn)對(duì)激光束過(guò)度吸收，導(dǎo)致焊件過(guò)熱或產(chǎn)生氣孔。為了防止上述現(xiàn)象發(fā)生，可對(duì)功率起止點(diǎn)編制程序，使功率起始和終止時(shí)間變成可調(diào)，即起始功率用電子學(xué)方法在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)從零升至設(shè)置功率值，并調(diào)節(jié)焊接時(shí)間，最后在焊接終止時(shí)使功率由設(shè)置功率逐漸降至零值。（2）焊件需使用夾治具時(shí)，必須確保焊件的最終位置需與激光束將沖擊的焊點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。（3）最大可焊厚度受到限制滲透厚度遠(yuǎn)超過(guò)19mm的工件，生產(chǎn)線上不適合使用激光焊接。（4）高反射性及高導(dǎo)熱性材料如鋁、銅及其合金等，焊接性會(huì)受激光所改變。（5）當(dāng)進(jìn)行中能量至高能量的激光束焊接時(shí)，需使用等離子控制器將熔池周?chē)碾x子化氣體驅(qū)除，以確保焊道的再出現(xiàn)。為了消除或減少激光焊接的缺陷,更好地應(yīng)用這一優(yōu)秀的焊接方法,提出了一些用其它熱源與激光進(jìn)行復(fù)合焊接的工藝,主要有激光與電弧、激光與等離子弧、激光與感應(yīng)熱源復(fù)合焊接、雙激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外還提出了各種輔助工藝措施，如激光填絲焊（可細(xì)分為冷絲焊和熱絲焊）、外加磁場(chǎng)輔助增強(qiáng)激光焊、保護(hù)氣控制熔池深度激光焊、激光輔助攪拌摩擦焊等。(1)功率密度。功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高的功率密度，在微秒時(shí)間范圍內(nèi)，表層即可加熱至沸點(diǎn)，產(chǎn)生大量汽化。高功率密度對(duì)于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對(duì)于較低功率密度，表層溫度達(dá)到沸點(diǎn)需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表層汽化前，底層達(dá)到熔點(diǎn)，易形成良好的熔融焊接。在傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度在范圍在10^4~10^6W/CM^2。(2)激光脈沖波形。激光脈沖波形在激光焊接中是一個(gè)重要問(wèn)題，尤其對(duì)于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射至材料表面，金屬表面將會(huì)有60~98%的激光能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個(gè)激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變化很大。(3)激光脈沖寬度。脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一，它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決定加工設(shè)備造價(jià)及體積的關(guān)鍵參數(shù)。(4)離焦量對(duì)焊接質(zhì)量的影響。激光焊接通常需要一定的離做文章一，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過(guò)高，容易蒸發(fā)成孔。離開(kāi)激光焦點(diǎn)的各平面上，功率密度分布相對(duì)均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。按幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時(shí)，所對(duì)應(yīng)平面上功率密度近似相同，但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時(shí)，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過(guò)程有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，激光加熱50~200us材料開(kāi)始熔化，形成液相金屬并出現(xiàn)問(wèn)分汽化，形成市壓蒸汽，并以極高的速度噴射，發(fā)出耀眼的白光。與此同時(shí)，高濃度汽體使液相金屬運(yùn)動(dòng)至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當(dāng)負(fù)離焦時(shí)，材料內(nèi)部功率密度比表面還高，易形成更強(qiáng)的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)要求熔深較大時(shí)，采用負(fù)離焦；焊接薄材料時(shí)，宜用正離焦。激光焊接機(jī)技術(shù)廣泛被應(yīng)運(yùn)在汽車(chē)、輪船、飛機(jī)、高鐵等高精制造領(lǐng)域，給人們的生活質(zhì)量帶來(lái)了重大提升，更是帶領(lǐng)家電行業(yè)進(jìn)入了精工時(shí)代。特別是在大眾汽車(chē)創(chuàng)造的42米無(wú)縫焊接技術(shù)，大大提高了車(chē)身整體性和穩(wěn)定性之后，家電領(lǐng)頭企業(yè)海爾集團(tuán)隆重推出首款采用激光無(wú)縫焊接技術(shù)生產(chǎn)的洗衣機(jī)，該家電為人民珍視了科技的進(jìn)步，先進(jìn)的激光技術(shù)可以為人民的生活帶來(lái)巨大的改變。隨著洗衣機(jī)全球品牌地位的不斷鞏固，其對(duì)行業(yè)的引領(lǐng)開(kāi)始全面展現(xiàn)，然而有激光焊接機(jī)技術(shù)的支持，也將對(duì)家電行業(yè)有一個(gè)更深的改革。據(jù)海爾研發(fā)人員介紹，市場(chǎng)上的全自動(dòng)洗衣機(jī)內(nèi)桶的制造技術(shù)大多采用“扣搭”技術(shù)，內(nèi)桶的銜接處會(huì)存在縫隙或不平整，導(dǎo)致桶體強(qiáng)度不高、對(duì)衣物產(chǎn)生不必要磨損。為了進(jìn)一步提高內(nèi)桶的可靠性和精細(xì)化，海爾洗衣機(jī)以汽車(chē)、造船行業(yè)為參照母本，將激光無(wú)縫焊接技術(shù)應(yīng)用在勻動(dòng)力洗衣機(jī)新品上，避免了內(nèi)桶縫隙和不平整的產(chǎn)生，在全面提高了產(chǎn)品的可靠性的同時(shí)更加呵護(hù)衣物。由于內(nèi)桶的強(qiáng)度的提高，勻動(dòng)力洗衣機(jī)脫水過(guò)程中最高轉(zhuǎn)速比普通全自動(dòng)洗衣機(jī)也提高了25%，脫水效率大幅提升，并且耗電少、用時(shí)省。還了解到，中德造船業(yè)合作研發(fā)的“高功率激光焊接機(jī)技術(shù)”，保證了輪船的安全性，進(jìn)一步加強(qiáng)了船身結(jié)構(gòu)；在航空領(lǐng)域，激光無(wú)縫焊接技術(shù)也已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造上，同時(shí)，鋁合金機(jī)身的激光無(wú)縫焊接技術(shù)可以取代鉚釘，從而減輕了20%的機(jī)身重量；我國(guó)的高鐵軌道也引進(jìn)了激光無(wú)縫焊接技術(shù)，在提高安全性能同時(shí)，也大大降低了噪音，為旅客帶來(lái)安靜舒心的乘車(chē)環(huán)境。隨著科技的全面發(fā)展，激光焊接機(jī)技術(shù)的不斷鞏固與應(yīng)用，也帶領(lǐng)全球的家電產(chǎn)業(yè)步入了一個(gè)新時(shí)代，新的工藝不僅是產(chǎn)品的升級(jí)，也是更多科技的展示和應(yīng)用。制造業(yè)應(yīng)用激光拼焊(TailoredBlandLaserWelding)技術(shù)在國(guó)外轎車(chē)制造中得到廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全球范圍內(nèi)剪裁坯板激光拼焊生產(chǎn)線超過(guò)100條，年產(chǎn)轎車(chē)構(gòu)件拼焊坯板7000萬(wàn)件，并繼續(xù)以較高速度增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的引進(jìn)車(chē)型Passat，Buick，Audi等也采用了一些剪裁坯板結(jié)構(gòu)。日本以CO2激光焊代替了閃光對(duì)焊進(jìn)行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接，在超薄板焊接的研究，如板厚100微米以下的箔片，無(wú)法熔焊，但通過(guò)有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功，顯示了激光焊的廣闊前途。日本還在世界上首次成功開(kāi)發(fā)了將YAG激光焊用于核反應(yīng)堆中蒸氣發(fā)生器細(xì)管的維修等，在國(guó)內(nèi)蘇寶蓉等還進(jìn)行了齒輪的激光焊接技術(shù)。粉末冶金領(lǐng)域隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多工業(yè)技術(shù)上對(duì)材料特殊要求，應(yīng)用冶鑄方法制造的材料已不能滿足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域如汽車(chē)、飛機(jī)、工具刃具制造業(yè)中正在取代傳統(tǒng)的冶鑄材料，隨著粉末冶金材料的日益發(fā)展，它與其它零件的連接問(wèn)題顯得日益突出，使粉末冶金材料的應(yīng)用受到限制。在八十年代初期，激光焊以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入粉末冶金材料加工領(lǐng)域，為粉末冶金材料的應(yīng)用開(kāi)辟了新的前景，如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊的方法焊接金剛石，由于結(jié)合強(qiáng)度低，熱影響區(qū)寬特別是不能適應(yīng)高溫及強(qiáng)度要求高而引起釬料熔化脫落，采用激光焊接可以提高焊接強(qiáng)度以及耐高溫性能。汽車(chē)工業(yè)20世紀(jì)80年代后期，千瓦級(jí)激光成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，而今激光焊接生產(chǎn)線已大規(guī)模出現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)，成為汽車(chē)制造業(yè)突出的成就之一。德國(guó)奧迪、奔馳、大眾、瑞典的沃爾沃等歐洲的汽車(chē)制造廠早在20世紀(jì)80年代就率先采用激光焊接車(chē)頂、車(chē)身、側(cè)框等鈑金焊接，90年代美國(guó)通用、福特和克萊斯勒公司竟相將激光焊接引入汽車(chē)制造，盡管起步較晚，但發(fā)展很快。意大利菲亞特在大多數(shù)鋼板組件的焊接裝配中采用了激光焊接，日本的日產(chǎn)、本田和豐田汽車(chē)公司在制造車(chē)身覆蓋件中都使用了激光焊接和切割工藝，高強(qiáng)鋼激光焊接裝配件因其性能優(yōu)良在汽車(chē)車(chē)身制造中使用得越來(lái)越多，根據(jù)美國(guó)金屬市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，至2002年底，激光焊接鋼結(jié)構(gòu)的消耗將達(dá)到70000t比1998年增加3倍。根據(jù)汽車(chē)工業(yè)批量大、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，激光焊接設(shè)備向大功率、多路式方向發(fā)展。在工藝方面美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與PrattWitney聯(lián)合進(jìn)行在激光焊接過(guò)程中添加粉末金屬和金屬絲的研究，德國(guó)不萊梅應(yīng)用光束技術(shù)研究所在使用激光焊接鋁合金車(chē)身骨架方面進(jìn)行了大量的研究，認(rèn)為在焊縫中添加填充余屬有助于消除熱裂紋，提高焊接速度，解決公差問(wèn)題，開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)線已在奔馳公司的工廠投入生產(chǎn)。電子工業(yè)激光焊接在電子工業(yè)中，特別是微電子工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于激光焊接熱影響區(qū)小加熱集中迅速、熱應(yīng)力低，因而正在集成電路和半導(dǎo)體器件殼體的封裝中，顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了應(yīng)用，如鉬聚焦極與不銹鋼支持環(huán)、快熱陰極燈絲組件等。傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片其厚度在05-1mm，采用傳統(tǒng)焊接方法難以解決，TIG焊容易焊穿，等離子穩(wěn)定性差，影響因素多而采用激光焊接效果很好，得到廣泛的應(yīng)用。生物醫(yī)學(xué)生物組織的激光焊接始于20世紀(jì)70年代，Klink等及jain用激光焊接輸卵管和血管的成功焊接及顯示出來(lái)的優(yōu)越性，使更多研究者嘗試焊接各種生物組織，并推廣到其他組織的焊接。有關(guān)激光焊接神經(jīng)方面國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在激光波長(zhǎng)、劑量及其對(duì)功能恢復(fù)以及激光焊料的選擇等方面的研究，劉銅軍進(jìn)行了激光焊接小血管及皮膚等基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上又對(duì)大白鼠膽總管進(jìn)行了焊接研究。激光焊接方法與傳統(tǒng)的縫合方法比較，激光焊接具有吻合速度快，愈合過(guò)程中沒(méi)有異物反應(yīng)，保持焊接部位的機(jī)械性質(zhì)，被修復(fù)組織按其原生物力學(xué)性狀生長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)將在以后的生物醫(yī)學(xué)中得到更廣泛的應(yīng)用。其他領(lǐng)域在其他行業(yè)中，激光焊接也逐漸增加特別是在特種材料