摘要：激光焊是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法，它作为一种高质量，高精度，低变形，高效率和高速度的焊接方法，在工业应用中越来越广泛，对焊接结构的性能要求越来越高。本文概述了激光焊接的发展现状，简单介绍了采用激光技术进行焊接的基本原理及其优缺点。通过介绍激光焊接在具体领域（如汽车业、造船业等）的应用，充分说明激光技术在焊接制造中的优越性，并对激光焊接的发展前景做了具体的展望。
关键字 高能量电极铜 激光焊 展望
引言
自从20世纪60年代初激光器诞生后，它在焊接领域的应用潸力便引起人们的极大关注，很快就在焊接领得到了应用。早期的激光焊接应用均采用固体激光器，焊接过程属传导型焊接，即激光辐照加工工件表面，激光能量被表层10~100微米的薄层所吸收，工作表面的热量通过热传导向内部扩散，熔池达到一定深度，表面无明显汽化。这种焊接输入工件的热量小，单位时间焊合的面积也小，主要用于电子器件等小型精密部件的焊接。 1激光焊原理、分类及特点
激光(1Jaser)是英文Light Ampl小cationby Stimulated EmKsion of Radiation的缩写，意为“通过受激辐射实现光的放大”。激光利用辐射激发光放大原理而产生一种单、方向性强、光亮度大的光束。经透射或反射镜聚焦后可获得直径小于0．01mm、功率密度高达l0“W／m”的能束，可用作焊接、切割及材料表面处理的热源。 1．1激光焊原理及分类
1.1.1激光焊原理[1]
激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。 其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
激光焊接的原理是：光子轰击金属表面形成蒸气，蒸发的金属可防止剩余能量被金属反射掉。如果被焊金属有良好的导热性能，则会得到较大的熔深。激光在材料表面的反射、透射和吸收，本质上是光波的电磁场与材料相互作用的结果。激光光波入射材料时，材料中的带电粒子依着光波电矢量的步调振动，使光子的辐射能变成了电子的动能。物质吸收激光后，首先产生的是某些质点的过量能量，如自由电子的动能，束缚电子的激发能或者还有过量的声子。这些原始激发能经过一定过程再转化为热能。
激光是一种崭新的光源，它除了与其他光源一样是一种电磁波外，还具有其他光源不具备的特性，如高方向性、高亮度(光子强度)、高单性和高相干性。激光加工时，材料吸收的光能向热能的转换是在极短的时间(约为10“s)内完成的。在这个时间内，热能仅仅局限于材料的激光辐照区，而后通过热传导，热量由高温区传向低温区。
金属对激光的吸收，主要与激光波长、材料的性质、温度、表面状况以及激光功率密度等因素有关。一般来说，金属对激光的吸收率随着温度的上升而增大，随电阻率的增加而增大。钛合金型材
1.1.2激光焊分类
激光焊通常按激光对工件的作用方式以及作用在工件上的功率密度进行分类。按照激光发生器工作性质的不同，激光有固体、半导体、液体、气体激光之分。根据激光对工件的作用方式和激光器输出能量的不同，激光焊可分为连续激光焊和脉冲激光焊。连续激光焊在焊接过程中形成一条连续的焊缝。脉冲激光焊接时，输入到工件上的能量是断续的、脉冲的每个激光脉冲在焊接过程中形成一个圆形焊点。
按激光聚焦后光斑作用在工件上功率密度的不同，激光焊可分为：（1)传热焊：采用的激光光斑功率密度小于10‘Wff cm’时，激光将金属表面加热到熔点与沸点之间‘焊接时，金属材料表面将所吸收的激光能转变为热能，使金属表面温度升高而熔化，然后退过热传导方式把热能传向金届内部，使熔化区逐渐扩大，凝固后形成焊点或焊缝，其熔深超廓近似为半球形，这种焊接机理称为传热焊。（2)深熔焊：当激光光斑上的功率密度足够大时(＞10／cm2)，金属表面在激光束的照射下被迅速加热，使金属熔化和气化。产生的金属蒸气以一定的速度离开熔池，逸出的蒸气对熔化的液态金属产生一个附加压力，使熔池金属表面向下凹陷，在激光光斑下产生一个小凹坑。
深熔焊的激光束可深入到焊件内部，因而形成深宽比较大的焊缝。如果激光功率足够大而
材料相对较薄，激光焊形成的小孔贯穿整个板厚且背面可以接收到部分激光，这种方法也可称之为薄板激光小孔效应焊。
小孔的前方形成一个倾斜的烧蚀前沿。在这个区域，小孔的周围存在压力梯度和温度梯度。在压力梯度的作用下，烧熔材料绕小孔的周边由前沿向后沿流动。温度梯度沿小孔的周边建立了一个前面大后面小的表面张力，这就进一步驱使熔融材料绕小于L周边由前沿向后沿流动，最后在小孔后方凝固起来形成焊缝。激光焊焊接时伴有声音和颜的变化，可据此监控焊接过程。
2激光焊接的主要优点及应用
2.1激光焊的特点[2]
（1）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低。
（2）32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格，可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。
（3）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低。
（4）激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
（5）工件可放置在封闭的空间（经抽真空或内部气体环境在控制下）。
（6）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件，
（7）可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。
（8）易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制。
（9）焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
（10）不受磁场所影响（电弧焊接及电子束焊接则容易），能精确的对准焊件。
2.2 激光焊应用[3]
激光焊作为一种独特的焊接方法日益受到重视。 目前世界上1kW以上的激光加工设备已超过1万台以上，其中1／3用于焊接。早期的激光应用大都是采用脉冲固体激光器，进行小型零部件的点焊和由焊点搭接而成的缝焊。
20世纪70年代，大功率C02激光器的出现，开辟了激光应用于焊接的新纪元。激光脖在汽车、钢铁、船舶、航空、轻工等行业得到了日益广泛的应用，特别是在航空航天领域得到了成功的应用。大功率C()z激光焊用于生产的越来越多。
2.3影响激光焊接的工艺贺育民[3]
（1）脉冲能量和脉冲宽度。（2）功率密度。（3）离焦量。
2.4激光焊的在应用上的不足
电子束焊接
（1）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。
（2）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。
（3）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。
（4）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。
（5）能量转换效率太低，通常低于10%。
（6）设备昂贵。
3结论nifeshe
通过对激光焊的工艺特点的研究，了解激光焊的基本知识，应用范围以及发展。使我们经一步对激光技术有了感性认识，明白了激光焊接在工业技术中漫长的发展过程，直到现在该种焊接方法已在工业发展中逐步得到普及，从本质上搞清楚了其原理的应用。激光模组
4参考文献
[1]李亚江.王娟特种焊接技术及应用 .北京：化学工业出版社，2003
[2]张永康主编.激光加工技术.北京：化学工业出版社，2004
[3]陈彦宾编著.现代激光焊接技术.北京：科学出版社，2005
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议