激光焊接是激光加工技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容， 更是21世紀(jì)最受矚目、最有發(fā)展前景的焊接技術(shù)。

早在上世紀(jì)末， 歐美各國就已把激光焊接充分應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中， 我國在加快對激光焊接技術(shù)的研究與開發(fā)的同時， 逐步建立起一個“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合的發(fā)展體制， 并在個別領(lǐng)域有了較大的突破。

采用激光技術(shù)的焊接工藝
激光焊接是利用激光的輻射能量來實現(xiàn)有效焊接的工藝， 其工作原理是： 通過特定的方式來激勵激光活性介質(zhì)( 如CO2和其他氣體的混合氣體、YAG釔鋁石榴石晶體等) ， 使其在諧振腔中往復(fù)振蕩， 從而形成受激輻射光束， 當(dāng)光束與工件接觸時， 其能量被工件吸收， 在溫度達(dá)到材料熔點時便可進行焊接。 

1 激光焊接的模式 
激光焊接可分為熱傳導(dǎo)焊和深熔焊， 前者的熱量通過熱傳遞向工件內(nèi)部擴散， 只在焊縫表面產(chǎn)生熔化現(xiàn)象， 工件內(nèi)部沒有完全熔透， 基本不產(chǎn)生汽化現(xiàn)象， 多用于低速薄壁材料的焊接；后者不但完全熔透材料， 還使材料汽化， 形成大量等離子體， 由于熱量較大， 熔池前端會出現(xiàn)匙孔現(xiàn)象。
深熔焊能夠徹底焊透工件， 且輸入能量大、焊接速度快， 是目前使用最廣泛的激光焊接模式。 

2 激光焊接的焊縫形狀及組織性能 
由于激光器產(chǎn)生的聚焦光斑面積較小， 其作用在焊縫周圍的熱影響區(qū)也比普通焊接工藝的小得多， 且激光焊接一般不需填充金屬， 因此焊縫表面連續(xù)均勻、成形美觀， 無氣孔、裂紋等表面缺陷， 非常適合于對焊縫外形要求嚴(yán)格的場合。雖然聚焦的面積比較小， 但激光束的能量密度大( 普遍達(dá)103~108W/cm2) 。
焊接過程中， 金屬被加熱和冷卻的速度非?？?， 熔池周圍溫度梯度比較大， 使其接頭強度往往高于母材，相反地接頭塑性則相對較低。目前， 已經(jīng)可以通過雙焦點技術(shù)或復(fù)合焊接技術(shù)來改善接頭質(zhì)量。 
3 激光焊接的優(yōu)缺點 
激光焊接之所以受到如此高的重視， 在于其特有的諸多優(yōu)點：
① 采用激光焊接可以獲得高質(zhì)量的接頭強度和較大的深寬比， 且焊接速度比較快。
② 由于激光焊接不需真空環(huán)境， 因此通過透鏡及光纖， 可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與自動化生產(chǎn)。
③ 激光具有較大的功率密度， 對難焊材料如鈦、石英等有較好的焊接效果，并能對不同性能材料施焊。

當(dāng)然， 激光焊接也存在不足之處： 

① 激光器及焊接系統(tǒng)各配件的價格較為昂貴， 因此初期投資及維護成本比傳統(tǒng)焊接工藝高，經(jīng)濟效益較差。
② 由于固體材料對激光的吸收率較低， 特別是在出現(xiàn)等離子體后(等離子體對激光具有吸收作用) ， 因此激光焊接的轉(zhuǎn)化效率普遍較低(通常為5%~30%) 。
③ 由于激光焊接的聚焦光斑較小，對工件接頭的裝備精度要求較高， 很小的裝備偏差就會產(chǎn)生較大的加工誤差。 
隨著激光焊接的普及應(yīng)用和激光器的商品化生產(chǎn)， 激光設(shè)備的價格明顯下降。而大功率激光器的發(fā)展和新型復(fù)合焊接方式的研發(fā)與運用， 使激光焊接轉(zhuǎn)化效率低的缺點也得到改善， 相信不久的將來， 激光焊接將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接工藝(如電弧焊和電阻焊) ，成為工業(yè)焊接的主要方式。 
國內(nèi)外激光焊接的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)有的激光器多以CO2激光器、YAG激光器和半導(dǎo)體激光器為主， 特別是CO2激光器和Nd： YAG激光器， 由于研發(fā)較早， 技術(shù)較完善， 在各領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。
其中， CO2激光器屬于氣體激光器， 其激光活性介質(zhì)是碳酸氣、氮氣、氦氣等的混合氣體， 發(fā)射光的波長為10.6μm， 一般以連續(xù)方式工作，電-光轉(zhuǎn)化效率為10%~30%， 其輸出功率一般為0.5~50 kW；Nd： YAG激光器屬于固體激光器， 其激光活性介質(zhì)是摻有釹(Nd) 的釔- 鋁- 石榴石(YAG) 晶體， 發(fā)射光的波長為1.06μm， 可以用脈沖和連續(xù)2種方式輸出， 電- 光轉(zhuǎn)化效率為3%~10%， 其輸出功率主要為0.1~5 kW[1]。
雖然Nd： YAG激光器的輸出功率和電-光轉(zhuǎn)化效率比CO2激光器低得多， 但由于其發(fā)射光波長較短， 材料對其光束的吸收率較高， 對高反射率的材料( 如鋁合金與銅合金等) 具有較好的焊接效果，特別是Nd： YAG激光器可以采用光纖進行傳輸， 能夠與機器人加工系統(tǒng)很好匹配， 有利于實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動化生產(chǎn)， 因此在激光焊接中占有重要的地位。

2 等離子體控制的研究現(xiàn)狀 
眾所周知， 等離子體的出現(xiàn)， 是激光焊接所面臨的最大問題。激光的高能量密度， 不但能使金屬熔化， 還能使金屬汽化( 能量密度超過106 W/cm2時) ，當(dāng)汽化后的金屬在空氣中與激光束接觸時， 會出現(xiàn)電離現(xiàn)象， 大量等離子體便由此產(chǎn)生。
等離子體不但能夠吸收和散射激光束， 還能折射激光， 使光斑聚焦的位置出現(xiàn)偏離， 嚴(yán)重影響激光的焊接效果。因此，減少等離子體的出現(xiàn)， 是優(yōu)化激光焊接的最有效方式。
日本的Y Arata發(fā)明了LSSW ( 激光擺動法) [8]， 即光束沿焊接方向迅速地來回擺動， 時間控制在匙孔出現(xiàn)后與等離子體出現(xiàn)之前， 避免了等離子體的產(chǎn)生。 

3 焊接過程自動檢測的研究現(xiàn)狀 
無論采用哪種焊接工藝， 均會產(chǎn)生廢品， 目前，工業(yè)制造中對產(chǎn)品質(zhì)量的控制更多的是采用實時監(jiān)控技術(shù)， 而不是焊后處理技術(shù)。因此焊接過程的實時監(jiān)控， 便成了激光焊接實現(xiàn)自動化的研究重點。

（本文由博特激光原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載須注明出處：www.designbyplan.com，珍惜別人的勞動成果，就是在尊重自己）