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激光焊接技术的发展与展望探讨郑丙冶

发表时间：2020/9/3 来源：《基层建设》2020年第10期作者：郑丙冶

[导读] 摘要：近几年，随着我国工业逐渐向高效、环保、自动化转变，激光技术迅速占领制造业的诸多领域，并发挥了重要作用。

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        摘要：近几年，随着我国工业逐渐向高效、环保、自动化转变，激光技术迅速占领制造业的诸多领域，并发挥了重要作用。激光焊接技术是激光技术中的重点，已经被广泛应用于汽车、轮船、飞机等高精制造行业，提高了人们把生活质量，带动我国工业向精工时代转变。基于此，文章探讨了激光焊接技术的发展与展望。
        关键词：激光焊接技术；发展；展望
        1激光焊接技术现状
        激光焊接技术是一种高效的焊接工艺，主要是通过聚焦处置激光束的能量，形成高能量激光脉冲，以此对材料与物质进行加工。通常，激光焊接技术多用来对微小部位的焊接。与传统焊接技术相比，激光焊接具有深度较大，不易变形，焊接速度较快，所需设备简单，操作便利等优势，即使在特殊环境中，激光焊接技术也能够正常使用，对于难溶材料，钛、石英等，也能产生良好效果[2]。但是，在激光焊接技术实际应用中，仍存在一定缺陷，如：对焊接配件要求较高，激光束不能出现偏移，否则会影响焊接，操作设备成本较高等。直接影响了激光焊接技术的发展。然而，随着科技的不断发展，研究人员对激光焊接技术的不断完善，相信激光焊接技术终将突破种种困难，最终取代传统焊接技术，被广泛应用于多个方面。当前，在激光焊接技术应用中，常见激光器有：CO2激光器、半导体激光器、YAG激光器。其中，CO2激光器与Nd：YAG激光器的研发时间较早，激光焊接技术相对完善，已经被广泛应用于各个领域中。CO2激光器是气体激光器，碳酸气、氦气、氮气等混合气体为激光活性介质，激光器发射光波长为10.6μm，能够连续工作，电光转化的效率约为10-30%，输出功率在0.5kW-50kW之间。Nd：YAG激光器是固体激光器，掺杂Nd的YAG晶体是激光活性介质，发射光波的长度为1.06μm，能够脉冲输出或连续输出，电光转化的效率约为3-10%，输出功率约在0.1kW-5kW之间。虽然，无论是电光转化效率，还是输出功率，Nd：YAG激光器都低于CO2激光器，但是，因前者的发射光波较短，焊接材料对激光束的吸收率明显高于后者，对于高反射率材料，Nd：YAG激光器能够发挥更佳的焊接效果。并且，Nd：YAG激光器能够以光纤传输，与机器人加工系统较为匹配，能够进行远程控制与自动化深入高产，因此，在激光焊接技术中，Nd：YAG激光器应用较为广泛，所处地位较高。
        2激光焊接技术在各个领域中的应用
        2.1激光焊接技术在航空航天领域的应用
        在航空航天领域，常用焊接技术有：激光焊接、电子束焊、搅拌摩擦焊、扩散焊、线性摩擦焊等，其中，激光焊接技术应用最为普遍，在该领域中占据重要地位。激光焊接技术被广泛应用于航空航天设备制造中，尤其是武器与飞行器的制造，飞机蒙皮拼接，蒙皮、长衍的焊接，薄壁零件制造、机身附件装配等上，激光焊接技术不可或缺。激光焊接技术的应用，提高了飞机的结构性能，减轻了基体的质量。实际上，在二十世纪七十年代，美国飞机制造业中就对激光焊接技术展开试验。以激光焊接代替铆钉铆接，机身净重量减轻15%，飞机制造成本下降25%，提高了运载量，降低了耗油量。虽然，我国引入激光焊接技术的时间较短，但是，科学技术的不断发展，5kW工业用的CO2激光器已经被广泛应用于我国航空制造业中，10kW激光器也逐渐被引入工程中[3]。
        2.2激光焊接技术在汽车制造领域中的应用
        随着汽车行业的不断发展，对车体质量、汽车加工方式提出更高要求。激光焊接技术被应用于汽车制造业中后，汽车生产效率明显提升，汽车质量也获得突破。

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据悉，在二十世纪八十年代，德国的奔驰、奥迪、大众，瑞典的沃尔沃，日本的丰田、本田，美国的通用、福特等汽车制造企业已经引入激光焊接技术，带动了汽车制造行业的进一步发展。在汽车制造行业中，激光焊接技术的应用主要包含三类：对不等厚板进行激光拼焊，对车身总成和分总成进行激光组焊，对汽车零部件进行激光焊接。当前，我国汽车制造业不断发展，对激光焊接技术的应用越发急切，以期带动整个行业的生产效率，提高我国汽车质量，降低汽车制造成本。随着激光焊接技术不断发展，我国知名品牌汽车也已经引入了激光焊接技术，并逐渐向中低档汽车制造中扩展，提高了汽车制作效率，节约了汽车生产成本。
        3激光焊接技术的发展与展望
        3.1我国对激光焊接技术的研究
        相比于国外已经成熟的激光焊接技术，我国直至改革开放后才开始接触激光技术，至上世纪九十年代末，我国才开始将激光技术与传统焊接技术结合起来，激光焊接技术刚刚成型。经过几十年的发展，我国激光焊接技术逐渐完善，并走向世界前列，带动了我国工业向前发展。近几年，我国激光焊接的种类不断拓展，新的焊接设备不断研发应用，同时，众位学者也在不断模仿西方成熟的激光焊接技术，以求带动我国激光焊接技术突破。最新研究结果表明，国内激光焊接技术已经克服了大型构件这一焊接难题，标志着我国在激光焊接技术取得了重大突破，为我国高精制造行业的发展奠定了基础。另外，我国在激光焊接技术的研究仍停留在激光热丝焊、异种金属焊等方面，作为现代激光焊接技术最新研究的课题，国外在相关领域已经取得突破，尤其是德国，已经掌握了异种金属焊的种种技巧与方式。虽然，我国在该领域中刚刚起步，但是，在未来时间，我国必然会真正掌握并熟练应用激光焊接技术。
        3.2激光焊接技术的未来展望
        现代科学技术与传统的焊接技术融合后，形成了一种全新的工艺———激光焊接技术，突破了传统焊接技术的限制，拓宽了激光焊接技术的应用领域，带动了我国制造行业的进一步发展。在现代科学技术帮助下，激光焊接技术的工作效率、精确度岷县提高，在不仅的将来，我国科学技术不断发展，相信激光焊接技术将进一步完善，释放能量的速度更快，工作效率与焊接质量更近新高。同时，目前为止，激光焊接技术聚焦点较小，在材料焊接过程中，黏连效果较高，几乎不会损伤材料本身质量，传统焊接技术的后续处理可以忽略。随着激光焊接技术不断发展，其的聚焦点将进一步缩小，黏连性进一步提高，能够彻底避免损伤材料或导致材料变形，焊接技术的后续处理可直接跳过，焊接技术的效率明显提升。当前，激光焊接技术仍存在成本较高、焊接配件要求较高等缺陷，相信，我国未来的激光焊接技术将更加完善，应用成本也能得到控制，不需要对焊接配件提出较高要求，即可快速完成激光焊接。
        4结论
        总而言之，经过多年发展，激光技术广为人们了解，人们对其的认可度提高，推动了激光技术的应用。激光焊接技术作为激光技术中的重点，被广泛应用于航空航天、船舶、汽车等行业中，展现了激光焊接技术的广阔未来。相信，在不久的将来，我国激光焊接技术将更加完善，并逐渐由军事、高精密制造业领域向民用领域中拓展，推动整个工业的发展壮大。
        参考文献
        [1]王刚.激光焊接技术的现状及应用领域[J].科技展望,2016,26(18):108-109.
        [2]王志,胡芳友,崔爱永,等.激光焊接技术的研究现状及发展趋势[J].新技术新工艺,2016(3):42-44.
        [3]王鸿燕.激光焊接技术的发展与展望[J].冶金丛刊,2017(1):34-34.
        [4]钟佳立.浅析激光焊接技术的研究现状与发展趋势展望[J].科技经济导刊,2018,26(29):81