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摘要：20世纪末，欧美各国已将激光焊接技术在工业制造过程中充分应用。而我国激光焊接技术刚刚起步，其在工业发展的应用还需根据我国的工业发展特点制定出相应的策略。随着工业制造的快速发展，环保、节能、高效、敏捷的加工技术将成为发展重点，而激光焊接技术正是符合这一发展趋势的加工技术，因此它将会成为21世纪最有发展前景的应用技术之一。
关键词：激光器；激光焊接；发展趋势；研究现状
引言
激光的特有优势促进了其在焊接领域的应用，激光焊接技术的发展离不开激光器的推动。简要总结了激光器的研究现状和发展趋势，主要介绍了激光焊接技术在航空航天、汽车制造和造船等３个领域的应用现状，最后对激光焊接技术的未来发展进行了展望。
1激光焊接技术的工艺特点
相比于传统的焊接工艺，功率密度高，热输入小且集中是激光焊接最突出的特点。这些特点使得被焊金属熔化快，焊接部位的热变形和热影响区小，焊接速度快，从而实现了焊接性能差的金属以及非金属的焊接，甚至异种材料之间的焊接。相比于同样具有高能量密度的电子束工艺，激光焊接可在大气压中进行，无需真空室，因而省去了真空结构设计成本。通过实践经验可知，在同样质量的激光束条件下，激光焊接也可实现单面焊接双面成形，效果与电子束焊接相似。同样，与电弧焊接技术相比，激光焊接接头的热影响区十分窄小，从而使热变形得到了限制，便提高了焊缝的综合冶金性能。激光焊接技术消除了焊条及电极产生的污染，对于传统技术很难焊接的合金系列也使它们实现了焊接的可能性。
然而当前激光焊接技术也存在一些技术问题：①焊接过程中存在气孔。焊接过程中气孔出现的原因至今还未得到科学解释。②焊接过程不稳定。在深熔过程中激光常伴随匙孔效应发生，由于匙孔是由对激光有很强的吸附作用的等离子体和金属蒸汽组成，所以这些气体会使焊接过程出现不稳定。③焊接过程易出现裂纹。一般来说，激光的功率和密度高，所以热影响区很小，而被焊接材料在冷却过程中速度很快，导致有些合金在最后凝固的柱状晶晶区形成共晶组织，导致结晶产生裂纹。
2激光焊接技术的应用
2.1航空航天领域
在航空航天领域中，主要应用电子束焊、激光焊、搅拌摩擦焊、线性摩擦焊和扩散焊等不同的焊接方法。其中，激光焊占有重要的地位。激光焊接广泛应用于航空航天制造业，尤其是武器装备和飞行器制造中，飞机蒙皮的拼接、蒙皮与长衍的焊接、机身附件的装配、薄壁零件的制造、合金飞行舵翼焊接以及燃料贮箱加强筋条激光焊代铆等。激光焊接技术的优势对于提高飞机结构性能、减轻基体质量具有重要意义。美国早在２０世纪７０年代就对飞机制造业中的各种材料和零部件进行了激光焊接试验。欧洲空中客车工业公司研制的空中客车Ａ３８０在生产过程中，采用激光焊接方法代替铆钉铆接方法，使机身净重减少了１５％，成本下降了２５％，为增加座位、提高运载量和降低耗油量提供了最大可能。在我国，５ｋＷ工业用二氧化碳激光焊接装备已经在航空制造业逐渐普及，１０ｋＷ激光器也开始进入工程化应用。１４２０铝锂合金、ＴＣ４、ＢＴ２０钛合金、ＧＨ１４０合金和Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５合金都是航空领域经常用于飞机制造的材料，众多学者对上述材料的激光焊接性能做了大量研究，为激光焊接在航空航天领域的应用打下了坚实的基础。同时，激光焊接修复工艺的发展为飞机结构的快速修理提供了新的技术手段。
2.2汽车制造领域
汽车工业的发展对车体质量提出了更高要求的同时，对加工方法也有了更高的要求。与传统的加工方法相比，激光焊接加工质量好，生产效率高，因此，被广泛应用于汽车制造领域。早在２０世纪８０年代，德国的奥迪、奔驰和大众，瑞典的沃尔沃等欧洲汽车制造厂就率先采用了激光技术焊接车身、车顶和侧框等。美国的通用、福特公司，意大利菲亚特公司，日本的本田、丰田公司也相继把激光焊接技术引入汽车制造中。
激光焊接在汽车制造中的整体工艺主要包括三大类型：不等厚板的激光拼焊；车身总成与分总成的激光组焊；汽车零部件的激光焊接。目前，激光拼焊板已应用在汽车的行李箱加强板、行李箱内板、减振器支座和侧围内板等部位上。早在２０００年，全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线就已超过了１００条，年产轿车构件拼焊坯板７ ０００万件，且每年继续以较高速度增长。铝合金激光焊接技术的逐步成熟也促进了全铝结构轿车的发展，如奥迪Ａ２全铝结构轿车车身激光焊缝总长度达到３０ｍ。欧洲５０％～７０％的汽车零部件生产采用了激光焊接技术，仅德国大众一家公司在生产线上使用的激光焊机就达到７００多台。激光焊接的应用使车身质量减轻的同时，车身抗扭刚度增加了８０％以上，抗弯刚度增加了３５％以上。
2.3造船领域
在船舶建造和修理领域中，应用激光焊接技术最为成熟的是欧洲造船业。为了适应船舶轻量化发展的要求，人们使用激光焊接技术来代替传统的焊接方法，使焊接效率和焊接质量都得到了有效提高。适合于激光焊接的船体部位主要是船舶甲板和舱壁。目前，激光焊接技术在造船领域的应用已经相当成熟，如潜艇制造中高强度钢的激光切割和焊接，再如大型低速机活塞缺陷通过激光焊接修补，使得低速机活塞部件在工作几千小时后，通过修复使得寿命延长２～３倍。激光焊接技术应用于造船业以来，对造船业的发展起到了变革性的作用。目前，欧洲一些大型船厂已大量采用激光切割和大功率激光焊接技术，并进行了大功率光纤激光工业加工设备的开发。
3激光焊接技术的最新发展
3.1新型激光器的研发
固体激光器和CO2激光器是当今市场上应用相对广泛的激光器。CO2激光器的光束质量好、消耗气体少、运行稳定可靠、成本低，而固体激光器的使用寿命长，但成本高。新研发激光器有准分子激光器，其单光分子能量更好，并且能够深入材料内部微观组织中进行加工，在非放热效应下，材料的变形率小，这使得激光焊接水平可以大大提高。
3.2双焦点激光焊接技术
在激光双焦点焊接中，通过聚焦头的激光束聚焦到工件表面。获得高质量焊缝的关键是较好的激光聚集性。双焦点激光焊接技术可在被焊材料上形成两个间距很小的焦点，两个焦点的叠加即可提高激光的聚集性和稳定性。双焦点激光焊接技术不仅能使焊缝的深度提高，也可使焊接的速度加快，因而避免溶洞的出现等问题，现在已成为一种新的激光焊接技术。
3.3复合激光焊接技术
复合激光焊接技术是传统的焊接技术与激光技术的结合，这种技术具备了二者的双重优点。发展较为显著的复合激光焊接技术有激光-电弧焊接技术，激光-电弧复合焊接技术既能充分表现出激光焊和电弧焊各自的优点又能有效地避免各自的不足。它的特点为：电弧的加入延长了焊缝凝固时间，稀释了等离子，有效减少气孔、裂纹等缺陷，激光与MIG电弧焊复合有效减少焊接裂纹倾向和提高焊缝的力学性能。复合激光焊接技术可实现较大焊缝的焊接，并且使焊缝的韧性进一步提升。
结语
激光焊接作为一种新型焊接技术，以其高能量密度、高速度、高精度、深穿透、适应性强等特点，被广泛应用在制造加工业、冶金业金属壳锂离子电池等领域，不仅提高了生产效率，更提高了焊接质量。
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