激光焊接工藝的現狀分析與進展

劉尚文

摘 要：激光焊接工藝是一種高質量、高效率、高速度、高精度、低變形的現代焊接工藝，其在眾多制造業焊接領域得到了廣泛的運用。本文從概述激光焊接工藝出發，重點探討了激光焊接工藝在電子元件、鋁合金材料和鎂合金材料焊接領域內的應用現狀，最后分析了其研究進展。以期為相關的理論研究和具體的實踐工作提供一定的借鑒。

關鍵詞：激光焊接工藝；現狀分析；進展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.007

激光焊接工藝在汽車制造業、鋁合金和鎂合金材料的焊接、塑料加工業、船舶制造業等領域都有著十分重要的地位，是一門高度綜合性的技術，能夠顯著提升產業效率和產品、服務質量。在這個背景下，研究激光焊接工藝的現狀分析與進展的諸多問題，具有重要的現實意義。

1 概述激光焊接工藝

激光焊接工藝是一種現代焊接方法。與傳統的焊接方法相比較，激光焊接擁有眾多特點，比如被焊接的工件變形情況較小，焊接的深度和寬度都較高，熱影響區域較小等。除此之外，激光焊接工藝不會受到磁場的影響，不會完全局限于導電材料和真空的工作環境，而且在工作的過程中也不會大量產生X射線。也正因為上述優勢，激光焊接工藝在工業各個領域內的應用較為廣泛。近些年來，制造部門漸漸將自動化技術應用到焊接的整個過程中去，只有將激光和計算機控制進行整合，實現有機結合，才能實現焊接過程的更好、更精確地控制，實現產品質量的提升。焊接產品質量的提升要求激光焊接過程監測和質量控制水平的提升，這也已經成為激光利用領域內的關鍵日程之一，其中，電感、聲波、電容、光電等各種類型的傳感器的利用是其中的核心內容。除此之外，利用電子計算機開展處理工作，根據焊接對象和要求的不同分別進行焊縫跟蹤、缺陷檢測等項目的處理，利用反饋控制實現焊接工藝參數的調節，最終實現激光焊接的完全自動化。

2 激光焊接工藝的應用現狀

與傳統的焊接工藝相比，激光焊接工藝能夠有效實現多種材料的“無縫”焊接，成為傳統焊接工藝的補充和擴展。從我國目前的焊接實踐來看，激光焊接工藝已經成為這個領域的中流砥柱。

2.1 激光焊接工藝在電子元件領域內的運用

在傳統的焊接工藝下，焊接面會存在過高的溫度和輻射，這種情況會損壞電子元件本身，造成電子元件斷裂或者接觸不良等，影響其周圍的環境。雖然這些不利影響能夠通過相關手段解決，但是這也無疑會對電子元件的使用壽命產生縮短的影響，甚至影響后續的正常工作。從我國目前的焊接實踐來看，激光焊接已經被廣泛運用至電子元件的焊接領域。因為激光焊接工藝擁有可以開展局部微小范圍內加熱的優良特性，而且還能夠做到準確控制電子元件焊接部位的局部溫度。通俗一點說，就是激光焊接工藝能夠實現在微小領域產生較高平均溫度，而且不會對周邊的區域產生不利影響的理想狀態。

2.2 激光焊接工藝在鋁合金材料焊接中的運用

激光焊接工藝在汽車制造業的鋁合金材料焊接中的運用也較為廣泛。在對汽車相關器件進行焊接的過程中，側吹保護氣體的方式是最為常用的一種焊接方式，能夠實現車用鍍鋅板的全方位保護。從我國目前的汽車制造業發展實踐來看，鋁合金是一種較為普遍的工業材料，能夠起到車體防腐和減輕車重的作用。所以，在發動機、輪圈、儀表盤等眾多方面，鋁合金材料都有非常廣泛的運用。激光焊接工藝在鋁合金材料的焊接方面有著得天獨厚的優勢，因為其能夠實現鋁合金材料的高效保護。然而，在鋁合金焊接實踐中運用激光焊接工藝也存在著一定的弊端，這也是由鋁合金自身的熱力性能決定的。這種特性雖然能夠實現鋁合金元件的有效保護，但是卻無法有效避免熔池飛濺、小孔塌陷等焊接過程中常發現象。

2.3 激光焊接工藝在鎂合金材料焊接中的運用

汽車制造業在近幾年得到了飛躍式發展，汽車零部件的制作材料逐漸從鋁合金過渡為鎂合金。比起鋁合金的汽車零部件，鎂合金具有分量輕的特點，而且剛性、強度、導電性、導熱性等性能都有了一定的提升和優化。除此之外，鎂合金能夠實現循環利用，回收利用的效果較好，經濟成本較低。激光焊接工藝在鎂合金材料的焊接過程中能夠在器件的焊接局部產生一種氧化膜，實現鎂合金器件的高效保護。不光是在汽車制造領域，航空航天領域內鎂合金的廣泛運用也使激光焊接工藝成為主流焊接技術，因為其能夠滿足航空航天利用的機器器件生產和制造的復雜要求，還能夠有效減少飛機的自重。

3 激光焊接工藝的研究進展

不管是從國內還是從國外的激光焊接實踐狀況來說，未來的激光焊接技術的研究重點集中于以下三個方面：首先，是焊接過程的有效控制。其次，是激光器的研發和升級。最后，是焊縫缺陷的動態監測方面。在第二個方面中，提升電光轉換效率是激光器研發和升級方面的核心內容，因為我國目前的激光器結構仍然十分復雜，如何實現激光器內部結構和外部性能的完善和升級是當下的重要任務之一。在第三個方面中，因為單一的傳感技術不能滿足眾多復雜檢驗任務的要求，所以在未來，需要進一步發展焊接過程中的監控技術，力圖將多種形式的傳感技術充分結合起來，不斷提升檢測任務的精確度。

在激光焊接工藝的發展歷程中，雙光束激光焊接技術、激光復合焊接技術以及三維可控激光頭的產生都對激光焊接工藝的成熟和發展起到了十分強勁的推進作用。激光焊接工藝的優越性使其成為最有朝氣的焊接方式之一，在未來，其在材料焊接上的運用主要集中在新型激光器的研發、高精度激光焊接設備的開發和投入使用、不同材料焊接工藝的完善和優化方面。隨著激光焊接工藝不斷發展成熟，其適用的領域也會變得越來越寬廣。在某些領域，激光焊接工藝取代傳統的焊接工藝，成為主流的焊接技術，已經指日可待。

4 總結

激光焊接工藝的深入發展能夠促進國內焊接技術的發展成熟。從我國目前的材料焊接實踐來看，激光焊接工藝主要在大批量生產、承辦大規模焊接的企業以及航空航天等受到國家財政支持的項目中運用，并沒有得到真正意義上的大范圍、廣領域普及。相關領域的工作和研究人員要致力于激光焊接工藝的優化和完善工作，使其充分發揮優勢，克服缺陷，為產品質量和生產效率的提升做出更大貢獻。

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