珠宝首饰贸易的激光焊接技术

珠宝首饰贸易的激光焊接技术（精选10篇）

篇1：珠宝首饰贸易的激光焊接技术

很多珠宝商认为，这是不可能修复或调整，如不锈钢或钛金属制成的珠宝首饰。嗯，这是很难找人修理他们，但用大桥焊丝激光焊接机的工作很容易。

珠宝商在调整环有软宝石，如珊瑚，珍珠，蛋白石和许多其他的问题，是热，他们将被立即销毁从一个珠宝商的火炬。钻石，红宝石，蓝宝石，可以有一个珠宝商的火炬其实摸他们，他们不会打破。当然这总是尽量避免使用。但许多其他的石头，甚至是祖母绿，必须从环中删除，从火炬的热量可以用于焊接两部分。

这提出了进一步的问题时，石头已经挡板集。挡板的设置涉及被迫在石头推擦超过金属。这是一个单向的行动，你不能奖的金属背面，取出结石，购买后焊接已完成，取代石头和金属挡板再次推。这种金属现在毁了。

那么，如果你能留在原地的石头和切割环，然后取出一块更小的尺寸，然后焊接到一起再次使环？好吧，那只是完美，你几乎可以做激光技术。

用激光焊接机，目前售价在$30,000和$50,000之间，你可以留在原地的石头，并调整大小，然后焊接或两件融合在一起。成功，这是可以做的原因是因为激光只点点的热量。可以握在你的手环和激光焊接在一起。

激光器可用于各类金属不锈钢，钛，铂，银，金。激光焊接实际上是一个融合的两个金属部分，所以没有焊接或凌乱通量。焊接是最好的焊点强三倍。

小块可高达0.2毫米的小焊接在一起，这就是小。最白金镀铑给它白色的外观，光泽，但是当它被修复，它有镀铑再次与激光技术，但不作为的焊缝是一个非常本地化的。

对于我来说焊料2环一起并排双带将大约需要20分钟时间做焊接，我做了一些准备工作。然后我需要在一种酸浴离开它，然后去酸浴和各种其他程序，把它清理干净，所以采取了很多时间。激光焊接两件一起可能需要三，四分钟，有没有后续治疗。

本文出自：http:///shownews.asp?id=235

篇2：珠宝首饰贸易的激光焊接技术

激光技术的竞争强化了激光焊接技术在汽车制造工业中的应用，新的激光焊接电源和更高的功率使得激光焊接进入了长期以来一直被传统焊接技术所垄断的汽车车身的制造领域，使得激光技术在汽车工业中得到了极为广泛的应用。利用激光混合焊接技术可大大提高冲压件缝隙的连接能力，更加充分地利用激光高速焊接时电弧焊接的工艺稳定性，

目前，激光及其复合焊接技术已在许多工业部门得到应用，而汽车是其中最重要的部门，最典型的例子是车身覆盖件剪裁激光拼焊以及顶盖与侧围的焊接。用激光将不同厚度、材质及性能的几块薄板拼焊起来，再冲压成形。不但提高了材料利用率，由40 % ～60 %提高到70 %～80 % ，而且减轻了重量，提高了综合力学性能。与单一的激光焊接技术相比，激光混合焊接技术具有显著的优点: 更大的熔深、较大缝隙的焊接能力及更好的焊缝韧性，通过焊丝可以影响焊缝组织结构及无焊缝背面下垂现象等。

篇3：钛合金激光焊接技术的探究

钛合金这种结构材料, 以其优良的特性广泛的应用于石油化工行业。它的特点主要表现在小密度、高比强度、良好的塑韧性、良好的耐热性、良好的耐腐蚀性以及较好的可加工性等。适合于钛合金的焊接方法有许多种, 例如:钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、摩擦焊、电阻焊等等。其中, 钛合金焊接经常使用的焊接方法主要是钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊这两种焊接方式。但是, 利用这种焊接方式在焊接的接头形成的晶粒比较的粗大, 而且具有较差的机械性能, 氩弧焊接头性能不能够满足使用要求。而且焊缝组织还经常需要进行焊后热处理, 导致了焊接效率的降低。然而, 随着激光技术的不断发展, 钛合金的焊接方法采用日益成熟的激光焊接技术受到了越来越多的重视。

1 钛合金焊接的特点以及激光焊接技术的简介

1.1 钛合金

钛合金具有很强的化学性, 温度越高, 其化学活性就越强, 而且, 在固体状态下, 还能吸收空气中的氢气、氧气和氮气等气体。而吸收了这些气体的纯钛, 在焊接时, 焊接的接头的强度被提高了, 但是其塑韧性却降低了。

钛具有很高的熔化温度、较大的热容量和电阻系数以及比铝或铁低的热导率。因这些特性, 钛的焊接熔池尺寸和温度都很大、很高, 由于热影响区金属在高温下的停留时间比较长, 所以, 使得焊接的接头处于过热的状态, 形成的晶粒就会变的又粗又大, 降低了接头的塑韧性。因此, 在焊接的时候, 要注意采用小电流、高焊速的焊接方式[1]。

1.2 钛合金焊接的特点

钛合金的焊接特性主要是有合金的成分以及微观结构这两个因素决定的。例如:α钛合金就具有很好的焊接性能, 接头的强度以及塑韧性都比较的理想。而β钛合金的焊接性能就比较差。但是, 在退火和固熔状态下的某些α+β钛合金也是可以焊接的, 在焊后还要进行时效的处理。稳定的α+β钛合金由于在焊缝和热影响区时发生了相的转变, 造成了其再焊接时容易脆化的现象。

钛合金的加热温度, 达到了α向β转变的临界温度时, 晶粒是以晶界突跳式位移的方式长大的。晶粒慢慢长大, 速度却逐渐变缓, 但是在温度继续升高的作用下, 晶粒长大的速度又会慢慢的加快。就一般情况来说, 钛合金在焊接时, 焊接的接头形成的晶粒都比较的大, 也显得很粗。钛合金焊接时晶粒的尺寸和晶粒内的结构, 受到加热温度的影响和在此温度下的停留时间, 以及近缝区的冷却速度的影响。焊接接头的强度和塑韧性, 随着晶粒的长大, 逐渐降低。由于, 钛的化学特性, 在一定的温度下, 钛合金在焊接时容易吸收空气中的氧气、氢气或氮气等气体, 当焊缝含有较高的氧气、氮气的含量时, 焊接的缝隙就会变得很脆弱[2]。如果焊接的应力过大, 就会出现裂纹的现象。

1.3 激光焊接技术的优势

激光焊接技术以其独特的优势, 受到了广泛的关注和应用。它的主要优势表现如下:

(1) 激光焊接的速度非常的快, 而且不存在焊接缝隙, 因而具有非常高的焊接质量。 (2) 焊接时, 由于聚焦后产生很高的功率密度, 因此, 焊接的深度也很大。 (3) 如果需要焊接的位置是很难接触的地方, 激光焊接可采取远距离焊接。 (4) 激光焊接技术也可以对一些微型的器件实施焊接。 (5) 对于像钛、石英这样的难熔材料, 采用激光焊接是非常方便的, 而且效果也非常的好。

2 钛合金激光焊接中的影响因素

2.1 氮、氢、氧对钛合金激光焊接过程的影响

钛这种材料与氧具有很强的亲和力, 具有活泼的化学特性。在常温状态下, 能够和氧产生反应, 形成一层氧化膜。由于氧化膜的保护, 钛在常温下, 稳定性非常的高, 并且具有很强的耐腐蚀性。但是, 钛合金在焊接时, 随着温度的逐渐升高, 与氧气、氢气等气体很容易的结合。温度越高, 钛合金吸收气体的能力就会也高。

在焊接的过程中, 如果不做任何的保护措施, 焊缝的金属就会吸收空中大量的氧气和氮气, 在非常高的浓度范围内, 与钛形成了间隙固熔体, 这些因素, 造成了金属的塑韧性下降, 而硬度却得到了提高。钛在焊接时, 也与氢气有很好的亲和性。焊接过程中, 钛与氢气发生化学反应, 形成了氢化钛, 造成了金属的含氢量的增加, 降低了金属的韧性。因此, 为了在焊接时获得良好接头性能的焊缝, 应该在焊接前采取最为严格的保护措施。

2.2 等离子体对钛合金激光焊接过程的影响

在不对等离子体施加任何控制时, 激光在入射时的能量被等离子体大量的吸收, 而只有一小部分的激光能量透过等离子体, 被激光材料吸收, 熔化钛合金材料。但是, 熔化的深度却不高。然而, 在对等离子体进行侧吹气体的方式控制等离子体时, 形成了全熔透的焊缝。因此, 在钛合金激光焊接的过程中, 要对等离子体加以适当的控制措施[3]。

2.3 焦点位置对钛合金激光焊接过程的影响

在激光的焊接过程中, 激光焊接的接头形成的外貌和质量, 主要是由激光功率、焊接的速度以及离焦量决定的。激光器决定了激光功率, 而工作台的速度决定了焊接的速度。焦点位置是在实施焊接之前就已经调节好的。在设计激光器喷嘴时, 要考虑怎样既快又准的调节离焦量[4], 透镜的焦距只要据顶了焦点的位置。目前, 实际购买的透镜的焦距与标准值存在一定的误差, 并且在使用的时候, 在激光束的热辐射长期的作用下, 镜片的基体材料的聚焦性能发生了很大的变化, 透镜的焦距也会随着发生变化。因此, 必须要控制高度方向, 在可调节的范围之内, 从而使其适应不同的焦距的镜片。

3 结束语

钛合金的优良特性, 使其在军事领域、航空领域得到了广泛的应用。随着科技的不断发展, 激光技术也得到了不断的进步, 基于激光焊接的优势, 钛合金激光焊接技术成为了未来发展的趋势。因此, 钛合金激光焊接技术的研究, 对于解决焊接过程中不利因素的影响, 以及更新焊接工艺具有重要的意义。通过研究钛合金激光焊接技术, 使其能够应用在实际的生产实践活动中去, 从而提高钛合金焊接的质量。

参考文献

[1]刘鹏飞.钛及钛合金结构焊接技术研究进展[J].焊接与切割, 2012.20:11-13.

[2]高福洋, 廖志谦.钛及钛合金焊接方法与研究现状[J].先进焊接技术, 2012.23 (24) :86-90.

[3]田锦, 刘金合.钛合金活性激光焊接的初步研究[J].金属铸锻焊技术, 2008.5 (37) :77-79.

篇4：激光扫描焊接技术的研究现状

关键词： 激光扫描焊接技术； 焊接效率； 间隙适应性

Abstract： This paper introduces the basic principle and application of the laser scanning welding technology from three aspects： the welding efficiency， the gap adaptability and the welding performance. Compared with the ordinary welding technology， welding efficiency is improved several times， and good adaptability for the groove clearance is obtained using laser scanning welding technology， so the groove intermittent machining accuracy requirements reduced. At the same time， using laser scanning welding technology， the performance of weld seam is greatly improved： the weld strength and toughness is significantly improved， and pores is restrained and eliminated， crack length reduce by refining grain of seam.

Key words： laser scanning welding technology； welding efficiency； improving gap adaptability

0 前言

激光焊接虽然具有很多优点，例如高达109 W/cm2的能量密度、加热集中、焊缝深宽比大、变形和热损伤较小等[1]，但同时也存在一些问题，例如，由于光斑尺寸较小，对工件的坡口加工和装配精度要求较高；多点位置焊接时由于装夹定位时间较长，导致实际焊接效率下降；激光焊接某些气孔敏感性高的材料会造成高的气孔率；由于激光功率密度大，热作用区域较小，焊接区会造成很高的峰值温度和温度梯度，在该条件下，激光焊接的热过程与通常的热过程不相同，可能会造成晶粒粗化、增大裂纹倾向[2]。

激光扫描焊接技术是一种新型的激光焊接技术，它利用反射镜的偏转，来实现激光束的振荡，使具有一定功率密度的光斑能够聚焦到工件的不同位置，进而完成焊接过程。该技术最为突出的优点为：长焦距、大焊接范围和高度灵活的激光束[3]。

本文简要介绍了激光扫描焊接技术的原理，并且结合国内外的研究情况，介绍了激光扫描焊接技术在提高焊接效率和间隙适应性，优化焊缝组织、性能以及抑制焊接缺陷方面的应用。

1 激光扫描焊接技术原理

激光扫描焊接技术是近几年来根据激光打标的原理，研制开发的一种新型激光焊接方法。激光振荡系统由激光器和振荡枪头组成，而振荡头包括聚焦单元、振荡单元和控制单元[4]。

如图1a所示，激光振荡枪头的工作原理为：采用光机扫描的方式，通过机械装置带动反射光束的偏转，实现激光光束在工作范围内的移动。其机械部分是由X、Y两个方向的振镜电机组成的光束偏转器，每个光束偏转器上都有一个微小的反射镜片，通过计算机控制可以改变反射镜的角度，使激光光束在一定范围内快速移动，其后通过聚焦镜聚焦，而这两个镜子的不同偏转方式就可以在视场上扫出不同的图形[2， 4]。从图1中可以看出，激光振荡枪头的焊接区域为一个截断的金字塔形，X、Y的距离取决于偏转角度，而Z的大小由光学系统的焦距确定。图1b为激光振荡枪头和机器人的搭配，其中实现激光振荡的枪头是TRUMPF公司的可编程聚焦光学系统（PFO）[5]。

振镜为激光振荡枪头能够实现振荡的核心部件，图2为振镜的实物。振镜是一种优质的矢量扫描器件，它是一种特殊的摆动电机，其基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩，但与旋转电机不同，其转子上通过机械扭簧或电子的方法加有复位力矩，大小与转子偏离平衡位置的角度成正比，当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时，电磁力矩与回复力矩大小相等，故不能像普通电机一样旋转，只能够偏转，偏转角与电流成正比，与电流计一样，只是用镜片替代了指针，故振镜又叫电流计扫描器[2]。

2 在提高焊接效率方面的应用

普通激光焊接虽然具有很高的施焊速度，但是其装夹和定位精度要求高，耗时较长，因此降低了焊接效率。

由激光扫描焊接技术的原理可知，激光扫描焊接的一个主要优点是激光束可以通过两个反射振镜的偏转来实现偏移。由于反射振镜的偏转角度是由计算机控制的，所以实现激光束的任意角度偏转不需要机械结构辅助，响应速度快。而且由于激光振荡枪头在设计时，其聚焦镜的聚焦距离长，所以反射镜的小角度偏转就能够实现激光束在焊点之间的快速切换，其定位时间几乎为零。基于以上原因，激光扫描焊接多焊点工件时可以实现光束在焊点之间的快速切换，使得定位时间大大减小，进而缩短了焊接时间，进而提高了焊接效率[2-5]。

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国外已将该技术大量应用于汽车车身的多点焊接，如戴姆勒—奔驰、奥迪、大众[6]等都已采用该技术大批量生产制造车身和各种汽车零配件，如车门、车侧板、后货架、座椅等[3，7]，如图3所示。自2007年初，奥迪A4车门就采用了这套系统，可以实现每天四个制造单元生产 1 800扇车门[8]。图3d为奥迪Q5车门，共有47个焊缝，每个焊缝的长度为25～40 mm，采用TRUMPF公司的PFO 3D振荡焊接技术，整个门焊接时间只需不到30 s。而且国外已经将该技术应用到汽车行业中的0.6～1.5 mm厚的薄板焊接上，用该技术将两块1 mm厚薄板焊接在一起，有效焊接速度可达到100 mm/s[7]。

据统计，与传统的电阻点焊相比，激光扫描焊接系统能够降低30%的投资成本，减少50%的加工区域，缩短60%的加工时间。表1显示的是各种焊接方法所需的时间。通过比较可以发现，电阻焊的焊接时间最长，而激光扫描焊接可以大幅度节约时间，其焊接时间仅仅是电阻焊的1/6[3]。

在国内，激光扫描焊接因技术限制，目前大多采用小功率（300 W左右）固体激光器，通过小焦距（焦距为100～200 mm）的聚焦镜进行聚焦，焊接范围只能局限在100 mm×100 mm的范围内，且只能对平面工件进行多点焊接，焊接速度最快仅能达到20～30点/s。激光扫描焊接技术在国内主要应用于电池安全盖帽、手机面板及手机后盖的焊接，如图4所示。以电池盖帽为例，选用常规激光焊接电池盖帽，效率为1 100个/h，选用激光扫描焊接并配合专用的夹具，效率可达2 000～5 000个/h[7]。

3 在间隙适应性方面的应用

在实际生产加工过程中，由于设备和操作人员能力的限制，加工的坡口难免会存在一定的间隙。对于激光焊接而言，如果光斑尺寸足够大，能够覆盖间隙，并且与两侧母材有重叠，就能够提高间隙的容忍性，完成施焊过程。但是其光斑尺寸较小（光纤直径为0.6 mm时，0离焦的光斑面积为3.22 mm2），如果通过增大光纤尺寸或改变离焦量的方法，虽然能够相应地增大光斑尺寸，但是与此同时，也会牺牲激光功率，而且大功率激光器的价格昂贵，通过牺牲激光功率来换取大的光斑尺寸极不划算，况且在实际生产中，坡口间隙一般都较大，有时甚至会大于1 mm，如果采用增大光斑尺寸的办法，就会大幅度降低激光能量密度。

由激光扫描焊接技术的原理可知，激光束在反射镜的协同作用下能够实现摆动，在摆动过程中，光斑尺寸不会发生变化，因此激光束自身的能量不会有损失。但是由于激光束能够在一定的范围内摆动，就会使得激光作用区域的面积增大，能量分散，使得焊缝的熔深下降，但是能量的下降与增大光斑尺寸相比，要小很多。

在间隙焊缝施焊时，使激光束垂直于焊缝进行摆动，摆动的激光束能够将母材边缘上的材料熔化用来填补焊缝，因此在焊缝根部形成最佳状态的同时，仅有极小的焊缝凹陷。

通过实验和经验可知，在振荡参数和焊接速度相匹配的情况下，对接焊能够在2 mm的间隙上施焊，且能够保证正反面成形，焊缝凹陷小；角接接头能够在1.5 mm的间隙上施焊，并且保证双侧成形。而实际生产中，对接坡口间隙一般在2 mm以内，而角接坡口间隙也能控制在1.5 mm内。因此应用激光扫描焊接技术，可将激光焊的间隙适应性提高很多倍，使得激光焊能够适应实际生产的需要，而且不仅能够降低焊件的坡口加工精度要求，还能够降低坡口加工费用，降低生产周期。除此之外，振荡焊接技术能够在高频下使光束发生振荡，由于激光束的摆动频率很高，使得焊接过程更为精细，因此焊缝表面成形质量要优于常规激光焊。

4 在提高焊缝性能方面的应用

在常规弧焊的研究中发现，通过单个或多个磁极使弧柱发生电磁振荡，或利用机械方法摆动焊炬都可以实现电弧的振荡，而摆动的电弧不仅能够使焊缝的晶粒细化，提高焊缝的强度和延展性，而且还会提高抗结晶裂纹性能[9]，除此之外，由于熔池停留时间延长，还有利于气孔的逸出。如果激光束也能够像电弧一样发生摆动，是否也能够提高焊缝的性能？由于电弧的摆动主要是依靠机械摆动来实现的，所以摆动频率不高，约为几十赫兹。鉴于以上背景，在激光振荡枪头研制出来之前，由于激光束不能摆动，许多学者改进了夹持机构，使试板能够以一定频率、一定幅度摆动，以此来研究光束摆动对焊缝性能的影响情况。在激光振荡枪头研制出来后，一些学者利用激光振荡枪头进行研究，同样也得出了一些相似的结果。

4.1 对组织性能的影响

清华大学的包刚等学者，研究了光束摆动时对超细晶粒钢的焊缝组织性能的影响情况。通过研究发现，随着摆动频率的增加，冲击吸收能量和拉伸强度显著增加，在最优摆幅和频率下，摆动焊的焊缝强度与无摆动的焊缝相比，提高了39.5%，而韧性提高了8.74%，如图5所示。除此之外，他们还分析了两者的金相组织图[10，11]。

通过分析金相组织图，如图6所示，可以发现，无摆动的激光焊缝是由焊缝中心的等轴晶区，和焊缝两侧向中心生长的柱状晶组成；有摆动的激光焊缝中心仍为等轴晶区，但是原来的柱状晶区的生长方向被打乱，而且等轴晶区的宽度也增加。这是由于焊缝中晶粒的生长与热流方向密切相关，激光束摆动过程中，热源位置不断变化，从而影响焊接熔池中的温度分布，熔池中的温度梯度也随之变化。而热流与温度梯度密切相关。热源摆动过程中，等温线也同时变化，这导致熔池最大散热方向不断发生变化，由于柱状晶择优生长方向与最大散热方向相反，所以前一时刻择优生长的柱状晶，此时生长就可能受到抑制，从而打乱了晶粒的生长方向[10， 11]。

4.2 对焊接缺陷的影响

4.2.1 对气孔的影响

清华大学的赵琳、张旭东等人研究了摆动光束对低碳钢激光焊接气孔的影响。通过研究发现光束摆动激光焊接可以起到减少和消除气孔的作用；摆动频率越大，摆动幅度越大，对熔池的搅拌越大，越有利于气泡的逸出，气孔越少。图7和图8为激光摆动对氮气孔和氩气孔的抑制情况。这是由于激光束对焊缝的往复摆动，一方面使部分焊缝发生反复重熔，延长液态熔池的停留时间，同时，束流的偏转也增加了单位面积热输入，减小了焊缝的深宽比，有利于气泡的浮出，从而起到消除气孔的作用。另一方面激光束的摆动导致小孔随之摆动，又可以起到对焊接熔池提供一个搅拌力的作用，加大了焊接熔池的对流与搅拌，对消除气孔起到有利的作用[11-14]。

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4.2.1 对裂纹的影响

韩国学者Kwang-Deok Choi等人，研究了光束摆动时对5J32铝合金的焊缝组织性能的影响情况。通过研究发现，摆动频率和摆动幅度能够减小裂纹长度，如图9所示，在每个摆幅下，都存在一个或一段最佳频率范围，在这段频率范围内，裂纹长度为0，超过这个范围，裂纹增长[14]。

5 结论

（1）激光扫描焊接系统可以实现光束在焊点之间快速切换，使得定位时间大大减小，进而缩短了焊接时间，进而提高了焊接效率。

（2）将坡口间隙容忍性扩大，改变了常规激光焊对间隙的敏感性，对生产实际的意义重大。

（3）激光扫描焊接能够起到细化晶粒，显著提高焊缝强度和韧性的作用。

（4）激光扫描焊接能够起到抑制和消除气孔、减少裂纹长度的作用。

参考文献

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[13] Zhang X.Suppression of porosity in beam waving laser welding[J].Science and Technology of Welding and Joining，2004，9（4）：374-376.

[14] Kwang-Deok Choi.Weld strength improvement for Al alloy by using laser weaving method[J].Journal of Laser Applications， 2010，22（3）：116-119.

收稿日期：2014-06-09

陈晓宇简介：1983年出生，硕士研究生，工程师；主要从事焊接及无损检测相关工作。

篇5：光纤激光在焊接技术中的应用

谈到光纤激光，光纤的长度保证了光束质量接近衍射极限(在给定波长的激光中，理论极限，或最小可能的聚焦尺寸)。这种激光的谐振腔无须进行任何调整，光束质量是被光纤的物理特性所规范。光纤激光除了以上的两大优势之外，还应当了解，其泵浦能量可以通过传输光纤进行耦合，传输至有源光纤或受激光纤，从而免去了二极管泵浦源到光纤激光的光学调整的繁琐的过程。

图1指出不同工业激光的光束质量参数(BPP)与输出功率的关系。其中BPP值越小表明光束质量越好。与其它激光相比，光纤激光表现出更好的光束质量(只有在5千到一万瓦范围内略逊于二氧化碳激光器)。在Fraunhofer我们一致认为，光纤激光具有更为广阔的未来。

在德国的Dresden，FraunhoferIWS以及在美国密执根的Plymouth的IWS分支机构中我们拥有以下表格中的各种光纤激光可以用于工业加工发展的研究。

这些光纤激光具备以下特点：体积非常小，在泵浦源与最终的光学聚焦系统之间没有任何需要进行准之调节的零件，无须进行任何调整，很高的电光转换效率(25-30%)。此外，光纤激光具有非常优秀的光束质量和超长的泵浦源寿命(超过5万小时)。我们可以使用很小的扩束准直系统，进而可以使用尺寸很小的振镜系统进行高速光束操控。

15微米直径的光纤长度限制在数米范围内，因为存在拉曼散射效应，它将在使用较长的光纤传输时减少输出能量。而50微米的光纤限制在15米长度以内，100和200微米的光纤长度没有限制!如果使用光闸或纤-纤耦合接头，必须使用100微米的光纤出，50微米的光纤进，或使用200微米的光纤出，100微米的光纤进。以上两种状况光束质量可以达到8mm.mrad。这与盘式激光相当，而焊接的结果，两种激光器非常接近。

综合起来，在Fraunhofer使用的光纤激光系统非常稳定，没有发生过任何问题，

而灯泵浦系统本身则存在非常多的常规问题。有些其它的光纤激光用户提到过，在操作中的光学反射问题，到目前为止对我们而言还没有造成任何困扰。我们的试验数据表明，光学反射没有对激光器的输出功率造成任何影响。即使如此，我们在实际操作中不主张使用与工件垂直的光束设计，而使用微微倾斜6度左右的角度。在切割和焊接钢材和铝材时没有发生任何问题，但同样的操作，工件为铜材时，情况较为复杂，需要很小心地进行处理。

在我们的研究中，由于光纤激光优秀的光束质量，焊接的深度和速度可以达到与电子束焊接相当的细窄焊缝。图2显示实际焊接的效果。4千瓦光纤激光焊接8毫米厚的普碳钢板(汽车齿轮箱中的机构)。

对于低变形焊接，光纤激光看来是当前最佳的选择。这不但在齿轮传动机构中有广泛的应用，在远程焊接中同样有着很大的优势。

由于极高的光束质量，我们可以使用非常紧凑、小巧的聚焦和扫描光学系统，而无须改变焊接参数，同时适用于远场技术。在这两种情况下，激光优秀的光束质量会生成特定的焊接等离子体，(与Nd:YAG和盘式激光相比)，一定要使用保护气体，否则会发生吸收和主体散射效应。

图3显示光纤、盘式、Nd:YAG和CO2激光系统的焊接速度对应与深度的试测数据。由于我们有限的CO2激光的能量范围，我们仅就3.5千瓦的CO2激光进行了对比试验。盘式激光的焊接数据有些偏离，因为我们使用的是4kW输出功率的TRUMPF’sHLD4002盘式激光。同样，我们使用了其它光纤激光的数据，BIASBremen的4.0kWYLR7000光纤激光(300微米光纤)。总之，以下数据表明并非不同的激光会造成不同的焊接结果，而是不同的光束质量。正如两种不同光束质量，其它参数极为接近的光纤激光，试验结果却截然不同。

结论可以这样声明，高功率光纤激光非常适合用于不同的焊接和切割应用。高光束质量，提供更多其它激光系统无法提供的机会和更好的表现。

另外一方面，购买一个激光器还应当考虑许多的重要的因素，其中包括投资费用、运行费用、维护和维修费用等。然而，最重要的一点是在最终的结果必须能够不断重复，这就要求光束质量必须非常稳定，它是一个最重要的基本因素。

篇6：珠宝首饰贸易的激光焊接技术

镍钛形状记忆合金具有优良的力学性能、腐蚀抗力、形状记忆效应、超弹性、阻尼特性和生物相容性等特点,其应用范围涉及航空、航天、机械、电子、化工、能源、建筑和医学等领域.综述了镍钛形状记忆合金激光焊接技术的研究进展,指出了今后的发展前景与研究方向.

作 者：王蔚 赵兴科 黄继华 陈俐  作者单位：王蔚,赵兴科,黄继华(北京科技大学材料学院)

陈俐(北京航空制造工程研究所)

刊 名：航空制造技术  ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(z1) 分类号：V2 关键词：镍钛形状记忆合金   激光焊接技术   航空   航天  

篇7：激光焊接技术综述

关键词：激光,激光焊接,深熔焊接,热传导焊接

激光是20世纪以来, 人类的又一重大发明, 它是由美国科学家C.H.Townes和T.H.Maiman等在1960年发明出来的。激光是辐射的受激发射光放大的简称, 是一种电磁波, 是通过人工增幅产生的。其产生的基本条件包括泵浦源、激光介质和谐振腔等, 激光具有高的单色性、方向性、相干性和亮度性, 激光是一种新型热源[1,2]。

激光焊接是激光加工技术应用的重要方面之一, 更是2l世纪最受瞩目、最有发展前景的焊接技术[3]。与传统焊接方法对比, 激光焊接具有很多优势, 实践证明, 激光焊接应用范围越来越广泛, 基本上传统焊接工艺可以使用的领域, 激光焊接都能胜任, 且焊接质量更高, 效率更快。随着新的激光焊接技术和设备的研发, 激光焊接正在逐渐取代传统的焊接技术。自20世纪70年代以来, 已广泛应用于工业的各个领域。

1 激光焊接机理

激光焊接属于熔融焊, 以激光束作为焊接热源, 其焊接原理是:通过特定的方法激励活性介质, 使其在谐振腔中往返振荡, 进而转化成受激辐射光束, 当光束与工件相互接触时, 其能量则被工件吸收, 当温度高达材料的熔点时即可进行焊接[4]。图1为激光器原理示意图, 图2为激光焊接示意图。

按焊接熔池形成的机理划分, 激光焊接有两种基本的焊接机理:热传导焊接和深熔 (小孔) 焊接[5]。热传导焊接时产生的热量通过热传递扩散至工件内部, 使焊缝表面熔化, 基本不产生汽化现象, 常用于低速薄壁构件的焊接。深熔焊使材料汽化, 形成大量等离子体, 由于热量较大, 熔池前端会出现小孔现象。深熔焊能彻底焊透工件, 且输入能量大、焊接速度快, 是目前使用最广泛的激光焊接模式。

1.1 热传导焊接机理[6]

当激光功率密度小于105W/cm2时, 金属表面温度迅速加热到熔点和沸点之间而熔化, 通过热传导把热能向金属内部传递, 使熔池逐渐扩大, 冷却凝固时结晶形成焊点或者焊缝, 焊缝类似为椭球形。激光与材料的相互作用过程中, 很大一部分激光束被金属表面反射, 激光的吸收率较低, 没有蒸汽压的作用, 激光光斑功率密度也会变得较低, 不产生小孔效应。因此, 热传导焊接时熔深浅, 速度较慢。图3为热传导焊接机理示意图。

1.2 深熔焊接机理[7]

当照射到金属表面的激光功率密度大于106W/cm2时, 金属表面温度可在极短的时间内 (10-6～10-5S) 使加热区域的金属熔化及汽化, 产生金属液体和金属蒸汽, 气态金属产生的蒸汽压很高, 足以克服液态金属的表面张力, 把熔化的金属向四周吹散, 形成小孔。随着金属蒸汽的逸出, 在工件上方及小孔内部形成等离子体, 较厚的等离子体云会对入射激光具有一定屏蔽作用。激光束在小孔内产生多重的反射, 小孔几乎可以吸收全部的激光能量, 使小孔进一步加深, 当激光束在小孔产生的金属蒸汽压力与液态金属的表面张力和重力平衡后, 小孔不再加深而形成一个深度稳定的小孔, 这就是小孔效应。

当工件以一定的速度相对于激光束移动时, 小孔前方的金属不断熔化和汽化, 液态金属流向小孔后方, 逐渐凝固形成焊缝, 这种焊接机理叫深熔焊, 是激光焊接中最常用的焊接模式。在激光深熔焊时, 材料对激光束的吸收决定于小孔和等离子体效应。一般来说, 工件表面的等离子体云吸收部分激光, 使激光有效的能量较低, 并使光束波前畸变导致焦光斑扩散, 使表面熔化区扩大, 因此等离子体云对焊接过程有害。常采用以下两种预防措施:一是使用保护气体吹散激光与工件作用点反冲出的金属蒸汽;第二种是使用保护气体, 抑制金属蒸汽电离, 阻止等离子体云的产生。图4为深熔焊接机理示意图。

2 激光焊接特点

激光焊接经历了由脉冲激光焊接到连续激光焊接, 低功率焊接到高功率焊接, 薄板焊接到厚板焊接, 低速焊接到高速焊接的过程。与传统焊接相比, 其主要优势集中在以下几个方面:

(1) 能量密度高。功率密度达106～108W/cm2, 深宽比大, 最高可达10:1, 焊缝晶粒细小致密[8,9,10,11]。

(2) 激光焊接速度快、熔深大[8,12,13]。由于能量密度大, 激光焊接过程中, 在金属材料上产生匙孔, 激光能量通过小孔往工件焊接方向传导, 而横向传导较少, 因而在焊接时, 能量较集中, 熔深大, 焊接速度快。

(3) 激光焊接热输入量小, 热影响区小, 焊接变形小[8,14]。由于激光焊接功率密度高, 所以很小的热输入量就可以实现良好的焊接, 从而热影响区及焊接变形很小。

(4) 激光焊缝力学性能好, 力学性能强于母材[15]。焊缝强度高、焊接速度快、焊缝窄且表面状态好, 免去焊后清理等工作。

(5) 能在室温或特殊条件下进行焊接。激光在真空、空气及某种气体环境中均能焊接, 并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。

(6) 可以焊接一般焊接方法难以焊接的材料, 以及同种或异种难焊材料[16]。如高熔点金属等, 甚至可用于非金属材料的焊接, 如陶瓷等。

(7) 可实施非接触远距离焊接。没有工具损耗或工具调换等问题[17]。

(8) 激光焊接属非接触加工, 与接触焊工艺相比, 无电极、工具等的磨损消耗, 无加工噪声, 对环境无污染[17]。

(9) 焊接系统具有高度的柔性化。与CAD/CAM或机器人联合组成的焊接系统可形成多功能的激光加工系统, 易于实现自动化[18]。

但是, 激光焊接与传统焊接方法相比, 也存在一定的局限性, 主要集中在以下几个方面:

(1) 对焊接工件加工、装配精度、定位精度要求较高, 且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移, 这是因为激光聚焦后光斑尺寸小, 焊缝窄。如工件装配精度或光束定位精度达不到要求, 很容易造成焊接缺陷[4,8,19,20]。

(2) 激光器及焊接系统各配件的价格较为昂贵, 一次性投资大, 初期投资及维护成本比传统焊接工艺高, 经济效益较差[18]。

(3) 受熔深的限制, 激光焊接不适宜焊接厚度较大的材料。

(4) 由于固体材料对激光的吸收率较低, 特别是在出现等离子体后, 因此激光焊接的转化效率普遍较低[21,22] (通常为5%～30%) 。

(5) 高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等, 焊接性会受激光所改变[21,22]。

3 影响激光焊接的工艺参数

影响激光焊接质量的工艺参数较多, 如功率密度、激光脉冲波形、离焦量、焊接速度和辅助吹气等。

3.1 激光功率密度

功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度, 在微秒时间范围内, 表层即可加热至沸点, 产生大量汽化。因此, 高功率密度对于材料去除加工, 如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度, 表层温度达到沸点需要经历数毫秒, 在表层汽化前, 底层达到熔点, 易形成良好的熔融焊接。因此, 在热传导型激光焊接中, 功率密度范围在104～106W/cm2。

3.2 激光脉冲波形

激光脉冲波形既是区别是材料去除还是材料熔化的重要参数, 也是决定加工设备体积及造价的关键参数。当高强度激光束射至材料表面, 材料表面将会有60～90%的激光能量被反射损失掉, 且反射率随着表面温度的变化而变化。在一个激光脉冲作用周期内, 被加工金属的反射率的变化也很大。

图5-8为不同材质的激光焊接脉冲波形。

3.3 激光脉冲宽度

激光脉冲宽度是激光焊接中的一个重要问题, 尤其对于薄壁构件焊接时, 显得更为重要。激光脉冲宽度由熔深与热影响分区决定, 激光脉冲宽度越长, 热影响分区就越大, 熔深随着激光脉冲宽度的1/2次方增大。但激光脉冲宽度的增大会降低其峰值功率, 较低的峰值功率又会导致多余的热输入。

3.4 离焦量焦斑

激光焊接通常需要一定的离焦, 因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高, 容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上, 功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种[7]:正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦, 反之为负离焦。按几何光学理论, 当正负离焦量相等时, 所对应平面上功率密度近似相同, 但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时, 可获得更大的熔深, 这与熔池的形成过程有关。实验表明, 激光加热50～200us材料开始熔化, 形成液相金属并出现部分汽化, 形成高压蒸汽, 并以极高的速度喷射, 发出耀眼的白光。与此同时, 高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘, 在熔池中心形成凹陷。当负离焦时, 材料内部功率密度比表面还高, 易形成更强的熔化及汽化, 使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中, 当要求熔深较大时, 采用负离焦;焊接薄壁材料时, 宜用正离焦。通常长焦距的能量密度低, 光斑大, 能量密度足够情况下, 可用于对接头定位精度不高的焊接;短焦距的能量密度较高, 光斑小, 要求工件配合间隙要小。由D=fθ可知, 聚焦镜焦距越小, 焦点光斑直径越小, 穿透力越强, 对高度也越敏感。激光光束的聚焦光斑直径与激光器输出光束的模式密切相关, 模式越低, 聚焦后的光点越小, 焊缝越窄, 热影响区越小。

3.5 焊接速度

焊接速度决定了焊接表面质量、熔深、热影响区等。焊接速度的快慢会影响单位时间内的热输入量, 焊接速度过慢, 则热输入量过大, 导致工件烧穿, 焊接速度过快, 则热输入量过小, 造成工件焊不透。通常采用降低焊接速度的方法来改善熔深。

3.5 辅助吹保护气

辅助吹保护气在高功率激光焊接中是必不可少的一道工序。一方面是为了防止金属材料溅射而污染聚焦镜;另一方面是为了防止焊接过程中产生的等离子体过多聚集, 阻挡激光到达材料表面。激光焊接过程常使用氦、氩、氮等惰性气体保护熔池, 使工件在焊接过程中免受氧化[23]。保护气体种类和气流大小、吹气角度等因素对焊接结果有较大影响, 不同的吹气方法也会对焊接质量产生一定的影响[24]。

4 结束语

篇8：探讨激光焊接技术

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、劑量、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.

篇9：激光焊接技术的研究现状与应用

1 激光焊接技术的概况

对激光焊接技术的研究中, 首先需要对其基本概况进行了解。激光焊接技术指的是一种高效焊接工艺, 其主要是通过运用激光束的辐射能量来实现的, 将激光束进行高度的聚焦处理, 并在此前提下, 形成较高能量的激光脉冲, 并以此来对材料进行加工, 其使用范围是针对材料微小区域的焊接。与其他传统的焊接技术对比分析, 激光焊接技术具有不可比拟的优势, 其具有深度大、不易变形、速度快、焊接设备简单、操作方便等优点, 并且针对室温等特殊环境中可以正常进行焊接, 针对难溶材料包括石英、钛等可以进行焊接, 其焊接效果好。但是在激光焊接的过程中, 还会存在一定的缺陷与不足, 其对焊接的配件要求较高, 并且激光束在工件中的位置必须要准确, 不得出现较大的偏移, 其相关设备的成本较高, 一次性的投资比较大[1]。

2 激光焊接技术的研究现状

目前, 针对我国激光焊接技术的研究, 其主要的激光生产设备有kw级的二氧化碳激光设备、1kw以下的固体YAG激光设备。在激光焊接技术研究的过程中, 其研究领域主要集中在等离子体的形成机理、特性分析与检测、控制与激光模拟、激光堆焊、水下焊接技术、各种材料激光焊以及激光切割质量等方面。目前, 激光焊接技术在高强度钢方面的焊接研究还不够完善, 其应用缺少数据支持, 还有待进一步的研究。

3 激光焊接技术的应用

3.1 在船舶制造业中的应用

由于船舶板材的厚度较大, 其焊接缝较长, 在焊接的过程中通常存在翘曲以及变形的问题。根据相关数据统计, 如果使用传统的焊接技术, 有四分之一的工作量是针对船板的整体形, 极大的影响焊接进度, 降低焊接效率。如果使用激光焊接技术, 其能量密度高, 光斑面积小等特点, 焊接后不会出现上述问题。同时, 针对船用板材制造的时候, 由于工序不同, 其工作台也就不同, 其板材可以在切割完成之后送到另外的地方进行焊接处理。但是如果使用激光焊接技术, 可以将其放在同一工作台上进行操作, 有效的节省工作时间, 提高焊接的效率。

3.2 激光焊接技术汽车工业中的应用

汽车工业是整个经济发展中的重要组成部分, 尤其是在国外发达国家中, 其每年生产的汽车数量非常庞大, 其制造业的研发与改进直接关系到汽车的生产效率。因此, 急需要提高激光焊接技术的作用。在我国, 汽车行业逐渐发展起来, 同样需要激光焊接技术提高生产效率, 减轻汽车的自身重量, 提高车身结构的轻度, 有效的降低生产成本。目前, 在大多数知名汽车工期中, 均使用激光焊接技术, 并且将其逐渐应用到中低档汽车的生产过程中, 例如在大众汽车企业中, 其激光焊接技术的应用范围在不断的扩大。在以往传统的焊接技术应用过程中, 通常使用电阻点焊接技术, 其要求凸缘宽度为16毫米, 但是如果使用激光焊接技术, 只需要将其控制在5毫米左右即可。通过以激光焊接技术来代替传统的焊接技术, 每辆汽车生产中可以节省大约40kg的钢材, 并且其焊接速度更快。

3.3 激光焊接技术在塑料加工中的应用

在国外激光焊接技术的应用过程中, 针对塑料加工进行焊接处理已经成为比较常见的技术, 但是在我国还处于初始阶段。由于传统的焊接技术通常以热熔焊接、振动摩擦焊接以及高频焊等为主要焊接方式, 其对结构复杂以及加工比较精密的塑料加工工序无法达到较好的焊接效果。但是使用激光焊接技术可以达到理想的效果。

3.4 在生物医学中的应用

在上世纪七十年代, 激光焊接技术就已经应用在生物医学领域中, 其主要是通过激光焊接输卵管以及血管, 随之越来越多的研究者将其应用在各种生物组织中, 并取得了较好的应用效果。目前国内外在生物医学研究中, 主要是针对激光焊接神经方面进行重点研究, 其需要考虑到激光的波长、激光焊料的选择以及剂量等方面的内容。同时, 近年来, 将激光焊接技术使用到焊接牙科合金方面, 成为一种新的焊接技术。

3.5 在电子工业中的应用

激光焊接技术在电子工业中的应用范围比较广阔, 尤其是在集成电路以及半导体的设备封装过程中, 通过使用激光焊接技术, 可以突显出其独特的优势。同时, 在真空器件研发的过程中, 也需要应用到激光焊接技术。例如, 在不锈钢支持环以及快热阴极灯丝组件中, 需要使用激光焊接技术。由于传感器以及温控器的弹性薄壁波纹片的厚度需要控制在0.05-0.1毫米之间, 如果使用传统的焊接技术来施工, 无法达到预想的效果, 在焊接的时候, 容易将其焊穿, 等离子的稳定效果较差, 其受到多方面的因素影响。如果使用激光焊接技术, 可以有效的解决上述问题, 提高焊接效率与质量。

4 总结

针对目前激光焊接技术的应用以及研究的侧重点来看, 在未来的发展中, 其主要集中在新型激光焊接设备以及各个程序控制与焊缝的检测方面。激光焊接技术已经在各大工业中得到广泛的应用, 并取得了较好的成就, 其将会逐渐取代传统的焊接方法, 其激光焊接技术将会得到进一步的完善与改进, 并在工业领域中发挥出更大的作用。

摘要：在经济发展中, 工业占据重要的地位, 工业的发展需要应用到激光技术, 并且激光技术是当今各国研究的核心。随着工业发展过程中, 对环保、自动化以及高效的需求在不断的增加, 激光技术的应用范围也随之扩大, 并在制造业中得到广泛的应用, 尤其是激光焊接技术的应用成为重中之重。本文就激光焊接技术的概况进行阐述, 并分析激光焊接技术的研究现状, 并对其激光焊接技术的应用进行探讨, 从而有效的促进工业的发展。

关键词：激光焊接技术,研究现状,应用

参考文献

篇10：激光焊接技术的研究现状及展望

关键词：激光焊接技术；研究现状；未来制造业

中图分类号：TG456 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0011-02

21世纪是现代科技高速发展的时代，而激光技术作为目前时代发展中人们所最为瞩目的可击之一，其不仅仅是应用于现代军事领域，同样随着激光技术的日益娴熟以及其本身的制造工艺和应用工艺的普遍化，未来能够在更多的行业得到广泛应用，其中就包括传统制造业。由于传统焊接本身更多是依赖于焊接人员自身的工作经验以及对于焊接目标的目测实现焊接，其往往精度存在一定的偏差性，很难实现高精度项目的作业，而激光焊接无疑能够有效解决这一难题，利用激光技术准确对现有的目标进行准确的焊接，从而大大提升了焊接的准确性和有效性。未来随着工业现代化的迅猛发展，激光焊接技术有着广阔的应用空间。鉴于此，本文主要通过对激光焊接技术的内涵以及分类出发，就目前国内外激光焊接技术研究现状进行综合性、系统性的分析，并由此结合未来制造业发展需求以及激光焊接的特点，对其未来的应用以及发展进行展望。

1 激光焊接技术的内涵及分类

激光焊接顾名思义就是传统焊接技术与现代激光科技的结合，其主要是利用利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，利用激光本身的高度聚焦，在短时间内形成强烈的脉冲，从而对材料进行加工和切割。相对于传统焊接而言，其本身精度更高，更加的灵敏，焊接小了也更高，因而适用于在材料的微小区域进行焊接。激光焊接技术借助于特定的戒指的往复振荡，将其转化为高辐射能量，并且对这一辐射能量进行聚焦，由此超过材料的燃点，最终实现不同材料之间的粘连。

从现代激光焊接的发展现状以及特点来看，其主要分为两类，一是激光深焊接，其主要是通过将大功率激光束直接投射到材料表面，利用热能与光能的转化，从而使得材料在持续照射下软化直至融化；另一类是是热传导焊接技术，与激光深焊接的主要差异在于材料表层的热量通过热传导方式继续向材料内部传送，最终实现使焊接材料合二为一。

上述两种激光焊接其主要是利用了不同能量之间的转换从而实现了对于不同材料的粘连，即实现了焊接。由于激光焊接本身精度更高，更加容易对能量进行聚焦，因而更加容易控制，且能够实现较远距离的焊接，因此其本身的应用更多的是在现代高新技术行业，例如电子器件以及仪表器件等对于焊接精度要求较高的行业，借助于其独特的优点，目前已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。而未来随着现代科学技术的发展以及不断进步，对于激光焊接的应用以及发展也变得更加的多元化，从而形成更多的分类，例如双光束复合焊、激光-MIG复合焊、激光-电弧复合焊等等，他们的出现无疑能够进一步拓宽激光焊接技术的应用领域，提升整体传统制造业的焊接效率和精准度。

2 当前激光焊接技术的研究现状

2.1 国外对其研究现状

由于国外激光技术以及制造业较为发达，因此他们早在上世纪八十年代就已经逐步开始研究以及分析如何将现代激光技术应用在传统制造业中。以欧盟、美国等西方国家和亚洲的日本为例，他们借助于自身发达的科学技术实力以及良好的制造业基础，在政府合理的引导以及财政支持下，激光焊接技术发展非常快速，特别是进入新世纪以后，已经在许多的制造业和其他行业中能够看到激光焊接结束的应用，包括电子工业、造船工业、汽车工业等等，都能够看到现代激光焊接技术的应用。并且，他们为了能够对整个技术进行合理的应用，已经初步形成了焊接技术的行业标准，从而使得其能够在一个合理可控的范围内得到应用。与此同时，为了进一步提升焊接效率，使得激光焊接技术能够更好地应用于现代大型生产，特别是大型制造业以及建筑业，西方发达国家近年来在积极研究如何提升激光焊接的效率，通过大功率激光器的研究，进一步推动和实现大功率激光焊接技术的实现，由此真正将其应用到大型制造业、建筑业甚至是军事领域，进行潜艇以及军舰的制造。

2.2 国内对其研究现状

相对于国外成熟的技术而言，我国指导改革开放之后在开始逐步接触和了解激光技术，而直到上世纪九十年代末才开始逐渐将激光技术与传统焊接应用相结合。目前，激光焊接技术研究在国内走在前列的当属哈尔滨焊接研究所。近年来，其除了进一步拓宽和研发新的激光焊接种类以及设备之外，也在积极模仿以及参照国外研究的最新动向，不断寻求大功率激光焊接技术的突破与发展。而最新的研究成果显示，他们成功克服了国内大型构件的焊接难题，这无疑标志着我国在激光焊接技术领域的重大突破，也为未来大型工程重大应用奠定了基础。

除此之外，目前国内的激光焊接技术研究还集中在激光热丝焊、异种金属焊等领域，他们都是现代激光焊接技术研究的最新课题。而国外在相关研究领域已经取得了突破，特别是德国已经初步掌握了异种金属焊的技巧和方式，而未来我国要想真正熟练的应用以及掌握激光焊接技术，将其应用到更多的领域以及行业内，无疑就必须要攻破上述课题，要进一步完善以及优化激光焊接技术。

总体而言，虽然国内的激光焊接技术与国外目前的研究以及发展进度存在一定的差距，但是随着研究的不断深入，这一差距正在被逐步缩短，未来其必然会被广泛应用于实际生产和生活中。

3 激光焊接技术的发展趋势

激光焊接作为现代科技与传统技术的结合体，其相对于传统焊接技术而言，尤其独特之处并且本身的应用领域以及应用层面更加广泛，可以极大的提升焊接的效率和精度。其功率密度高、能量释放快，从而更好的提高了工作效率，同时其本身的聚焦点更小，无疑使得缝合的材料之间的黏连度更好，不会造成材料的损伤和变形，所以焊接之后也无需进行后续处理。由此，其本身主要是应用于高新技术领域，而未来随着人们对于这一技术的了解以及掌握的不断深入，必然可以应用于更多的行业以及领域。

可以说激光焊接技术的出现，实现了传统焊接技术所无法应用领域，其能够简单的实现不同材质、金属与非金属等多种焊接需求，并且因为激光本身的穿透性和折射性，使得其能够依据光速本身的运行轨迹，实现360度范围内的随意焦，而这无疑是传统焊接技术发展下所无法想象的。除此之外，因为激光焊接能够在短时间内释放大量热量实现快速焊接，因而其对于环境要求更低，能够在一般室温条件下进行，而无需再在真空环境或是气体保护状态下。

经过几十年的发展，人们对于激光技术的了解以及认知程度最高，其也从最初的军事领域逐步扩展到现代民用领域，而激光焊接技术的出现进一步拓展了激光技术的应用范围。未来激光焊接技术不仅仅能够用于汽车、钢铁、仪器制造等领域，其必然还可以在军事、医学等等更多的领域得到应用，特别是在医学领域，借助于其本身的高热量、高融合、卫生等特点，更好的在神经医学、生殖医学等临床诊治中应用。而其本身的精度优势也会在更多的精密仪器制造业中得到应用，从而不断造福人类以及社会的发展。

参考文献

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