激光切割焊接技術的應用和發展分析

摘 要：隨著科學技術的快速發展，激光切割焊接技術也帶動了制造工業的快速進步。由于鋼鐵材質的不斷提高，激光切割與焊接都向著高強化、高純度、輕質化的方向發展，傳統的焊接方式已經不能滿足焊接材料的發展需求。因此，要對激光切割和焊接技術進行高度的關注，加大對技術的研發力度，提高我國的激光切割焊接水平，促進我國制造行業的高速前進，提高社會的經濟效益。

關鍵詞：激光切割;焊接技術;應用;發展

激光切割焊接技術是加工行業當中十分重要的一項技術，也是應用最早、使用最多的一種加工方法。激光切割具有精度高、速度快、適應性強的特點。而且，切割面的質量較好，切割過程當中沒有噪音，邊緣垂直度好且光滑，切割縫隙較窄，還可以實現自動化控制，所以，激光切割焊接技術已經被廣泛的應用在了航空、汽車制造、化工、核工業等工業領域，并得到了普及和推廣。其中，在我國所參與的ITER國際熱核聚變項目中，就成功的運用了激光焊接技術解決了校正場線圈盒的焊接問題以達到國際標準對產品的驗收要求等。

1激光切割技術的發展趨勢與特點

1.1高精度快速激光切割機

由于對激光器光束模式大功率的改善和32位微機的運用，為激光切割機設施的高精度和快速度營造了良好的運作條件{1}。據相關數據顯示，國際目前最先進的激光切割機切割速度達到了21m/分，兩個軸之間的運動速度可以達到250m/分，加速度為110，精確度的定位可以達到0.01mm /500mm。在對板厚為1mm，直徑為10mm的小圓進行切割的過程當中，一分鐘之內就可以切割五百多個，并且，他們的直徑誤差不會大于50mm，真正達到了實際意義上的飛行切割技術。

1.2厚板切割與大尺寸工件切割的大型激光切割機

依據上面所講，由于激光切割激光器的功率不斷增大，使得激光切割也正從輕工業薄板的鈑金加工向重工業厚板切割方向邁進。6kw功率的激光切割器能對最大厚度為32mm的大尺寸工件低碳鋼板進行切割。由于對厚板激光切割技術的不斷創新和完善，目前正在試驗運用3kw的激光切割器來對平時運用6kw激光器才能切割的低碳鋼板進行切割，并且進行了試用生產。除此之外，隨著激光切割率的不斷提高，它的加工尺寸范圍也在逐漸的擴大。到目前為止，生產出的最大激光切割機長度達到了6m，寬度達到了5.5m，這也充分說明了大尺寸、厚板激光切割技術在慢慢的提升。

1.3三維立體多軸數控激光切割機

為了可以使得航空、汽車等工業立體工件切割的需求得以滿足，到目前為止，已經研發了五軸或是六軸的、各種各樣的三維激光切割機。其中，供電的最大尺度可以達到3500mm×1200mm，數控的軸數也已經達到了九軸，使得加工速度更快，精確度更高，若是在6m范圍內進行加工，誤差會縮小在0.1mm之內。由其發展趨勢可知，激光切割技術正向著多功能化、適用性高、精確度高、效率高的方向邁進，它的應用范圍也會越來越大。在其他國家的汽車生產線上，已經運用了YAG激光切割機器人，并且得到了廣泛的應用。

2我國焊接技術現狀

2.1緩解技術數量少應用范圍小

依據相關資料顯示，世界上發達國家的焊接結構用鋼量占據了本國總鋼產量的65%以上，而我國距離這個水平還有較大的差距。在大型機床與閥門的制造過程中，要對以斷焊代鑄和以焊代鑄的技術加快研發速度，提高研發力度，并進行普及和推廣，要進一步擴大焊接技術在大型公路、橋梁、鐵路以及城市交通建設當中的應用效率。

2.2焊接生產的自動化和機械化水平較低

由于國外的焊接生產機械化、自動化達到了較高的水平，已大大降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。然而，我國的焊接自動化水平卻相對較低，隨著科學技術的快速發展，焊接不再是簡單構件之間的連接，已經發展成為了制造業精加工中的一個重要方法。由于制造業的快速發展，傳統的手工焊接已經不能與現代高科技產品質量和數量的要求相適應，與此同時，出于對工人的人身安全和工作環境的綜合考慮，使其對現代化焊接向著自動化和機械化的方向發展有了更加充分的認知。

2.3焊接生產與技術管理在信息技術的應用上具有滯后性

由于社會經濟的快速發展，使得信息技術在各個領域與各個行業當中也得到了廣泛的推廣和應用，許多發達國家在焊接行業也充分的使用了信息技術來對生產進行管理。然而，由于我國在焊接生產與技術管理上對信息技術使用具有滯后性，目前只有一小部分的企業應用了信息技術對焊接生產進行管理。

3我國焊接技術的發展趨勢

3.1焊接電源的可靠性與質量的穩定性

隨著科學技術水平的不斷提高，焊接的加工方向也向著精細化模式發展。所以，就要對焊接電源的質量穩定性與可靠性進行提升。這就需要對調節電弧運動、送絲與焊槍姿態進行不斷的研發，使其可以對熔池狀態、熔透情況以及焊縫的溫度場進行有效探測，可以對其規范參數進行實時監測，提高其數據的準確性{2}。同時也要在焊縫接口設計上避免焊接缺陷，如在ITER線圈盒的焊接研制中發現，采用鎖底接頭時，焊縫中可能容易出現氣孔缺陷，而采用單面打底焊接后，可以解決氣孔問題{3}。另外，也要對計算機模擬技術在焊接過程當中的應用進行不斷研發，可以做到仿真分析與實驗驗證相結合。

3.2探索解決約束焊接新材料的渠道

對于焊接新材料的開發要從材料的研制與焊接科技兩個方面著手。對于焊接技術來說，先進的新材料不一定就是最好的，需要對它的可焊接性與性能進行重新的評估{4}。

3.3智能化

焊接技術的智能化和自動化是未來焊接行業的一個發展趨勢，把現代的計算機技術、傳感技術以及智能控制技術應用到焊接的自動化系統當中，使其能夠在復雜多變的情況下提高自動焊接的質量和效率。

3.4柔性化

在不斷的研發當中，把機電技術與焊接技術進行有機融合，提高焊接的柔性化和精確度。由于生產線一次投資或引進大型自動化焊接裝備都需要較大的資金投入，所以，一定要對焊接設施的柔性化進行充分全面的考慮，形成一個柔性制造的體系，把其設施的優勢和特點充分的發揮出來，使其可以與不同規格工件的生產相適應。

結束語：

綜上所述，隨著機械制造業的不斷發展和壯大，也對我國的激光切割焊接技術提出了更高的標準和要求。并且，它的應用范圍較廣，在汽車、航空、電子、核工業等領域得到了廣泛的應用，同時，已經進入了快速的增長期，每年的增長率達到了50%以上。有專家做出預測，到“十二五”的末期，高功率的數控激光切割焊接技術將會得到更廣泛的普及與應用，所需要的機械設施將達到10000臺套左右，這在很大程度上促進了我國工業制造業的可持續發展。

參考文獻：

[1]唐霞輝.激光切割焊接技術未來發展[J].金屬加工（熱加工），2016（02）：16-17.

[2]丁偉康.激光切割技術的發展及其在造船業中的應用[C]// 第七屆長三角地區船舶工業發展論壇論文集.2011.

[3]戴文華， 宋云濤， 信紀軍，等.ITER用316LN激光焊接接頭顯微組織和力學性能研究[J].熱加工工藝， 2018， 047（015）：34-36.

[4]蔣亞寶， 于淑香.激光切割與焊接技術專輯[J].金屬加工（熱加工）， 2008.

作者簡介：

胡曉月（1994.07.20），女，漢族，安徽合肥人。助理工程師。本科，工學學士。單位：合肥科聚高技術有限責任公司。研究方向：ITER診斷窗口集成機械設計和仿真分析。