劉尚文

摘 要：激光焊接工藝是一種高質(zhì)量、高效率、高速度、高精度、低變形的現(xiàn)代焊接工藝，其在眾多制造業(yè)焊接領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。本文從概述激光焊接工藝出發(fā)，重點(diǎn)探討了激光焊接工藝在電子元件、鋁合金材料和鎂合金材料焊接領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后分析了其研究進(jìn)展。以期為相關(guān)的理論研究和具體的實(shí)踐工作提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：激光焊接工藝；現(xiàn)狀分析；進(jìn)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.007

激光焊接工藝在汽車制造業(yè)、鋁合金和鎂合金材料的焊接、塑料加工業(yè)、船舶制造業(yè)等領(lǐng)域都有著十分重要的地位，是一門高度綜合性的技術(shù)，能夠顯著提升產(chǎn)業(yè)效率和產(chǎn)品、服務(wù)質(zhì)量。在這個(gè)背景下，研究激光焊接工藝的現(xiàn)狀分析與進(jìn)展的諸多問題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 概述激光焊接工藝

激光焊接工藝是一種現(xiàn)代焊接方法。與傳統(tǒng)的焊接方法相比較，激光焊接擁有眾多特點(diǎn)，比如被焊接的工件變形情況較小，焊接的深度和寬度都較高，熱影響區(qū)域較小等。除此之外，激光焊接工藝不會(huì)受到磁場的影響，不會(huì)完全局限于導(dǎo)電材料和真空的工作環(huán)境，而且在工作的過程中也不會(huì)大量產(chǎn)生X射線。也正因?yàn)樯鲜鰞?yōu)勢，激光焊接工藝在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用較為廣泛。近些年來，制造部門漸漸將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到焊接的整個(gè)過程中去，只有將激光和計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)焊接過程的更好、更精確地控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。焊接產(chǎn)品質(zhì)量的提升要求激光焊接過程監(jiān)測和質(zhì)量控制水平的提升，這也已經(jīng)成為激光利用領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵日程之一，其中，電感、聲波、電容、光電等各種類型的傳感器的利用是其中的核心內(nèi)容。除此之外，利用電子計(jì)算機(jī)開展處理工作，根據(jù)焊接對象和要求的不同分別進(jìn)行焊縫跟蹤、缺陷檢測等項(xiàng)目的處理，利用反饋控制實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)激光焊接的完全自動(dòng)化。

2 激光焊接工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，激光焊接工藝能夠有效實(shí)現(xiàn)多種材料的“無縫”焊接，成為傳統(tǒng)焊接工藝的補(bǔ)充和擴(kuò)展。從我國目前的焊接實(shí)踐來看，激光焊接工藝已經(jīng)成為這個(gè)領(lǐng)域的中流砥柱。

2.1 激光焊接工藝在電子元件領(lǐng)域內(nèi)的運(yùn)用

在傳統(tǒng)的焊接工藝下，焊接面會(huì)存在過高的溫度和輻射，這種情況會(huì)損壞電子元件本身，造成電子元件斷裂或者接觸不良等，影響其周圍的環(huán)境。雖然這些不利影響能夠通過相關(guān)手段解決，但是這也無疑會(huì)對電子元件的使用壽命產(chǎn)生縮短的影響，甚至影響后續(xù)的正常工作。從我國目前的焊接實(shí)踐來看，激光焊接已經(jīng)被廣泛運(yùn)用至電子元件的焊接領(lǐng)域。因?yàn)榧す夂附庸に嚀碛锌梢蚤_展局部微小范圍內(nèi)加熱的優(yōu)良特性，而且還能夠做到準(zhǔn)確控制電子元件焊接部位的局部溫度。通俗一點(diǎn)說，就是激光焊接工藝能夠?qū)崿F(xiàn)在微小領(lǐng)域產(chǎn)生較高平均溫度，而且不會(huì)對周邊的區(qū)域產(chǎn)生不利影響的理想狀態(tài)。

2.2 激光焊接工藝在鋁合金材料焊接中的運(yùn)用

激光焊接工藝在汽車制造業(yè)的鋁合金材料焊接中的運(yùn)用也較為廣泛。在對汽車相關(guān)器件進(jìn)行焊接的過程中，側(cè)吹保護(hù)氣體的方式是最為常用的一種焊接方式，能夠?qū)崿F(xiàn)車用鍍鋅板的全方位保護(hù)。從我國目前的汽車制造業(yè)發(fā)展實(shí)踐來看，鋁合金是一種較為普遍的工業(yè)材料，能夠起到車體防腐和減輕車重的作用。所以，在發(fā)動(dòng)機(jī)、輪圈、儀表盤等眾多方面，鋁合金材料都有非常廣泛的運(yùn)用。激光焊接工藝在鋁合金材料的焊接方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，因?yàn)槠淠軌驅(qū)崿F(xiàn)鋁合金材料的高效保護(hù)。然而，在鋁合金焊接實(shí)踐中運(yùn)用激光焊接工藝也存在著一定的弊端，這也是由鋁合金自身的熱力性能決定的。這種特性雖然能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金元件的有效保護(hù)，但是卻無法有效避免熔池飛濺、小孔塌陷等焊接過程中常發(fā)現(xiàn)象。

2.3 激光焊接工藝在鎂合金材料焊接中的運(yùn)用

汽車制造業(yè)在近幾年得到了飛躍式發(fā)展，汽車零部件的制作材料逐漸從鋁合金過渡為鎂合金。比起鋁合金的汽車零部件，鎂合金具有分量輕的特點(diǎn)，而且剛性、強(qiáng)度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等性能都有了一定的提升和優(yōu)化。除此之外，鎂合金能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用，回收利用的效果較好，經(jīng)濟(jì)成本較低。激光焊接工藝在鎂合金材料的焊接過程中能夠在器件的焊接局部產(chǎn)生一種氧化膜，實(shí)現(xiàn)鎂合金器件的高效保護(hù)。不光是在汽車制造領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域內(nèi)鎂合金的廣泛運(yùn)用也使激光焊接工藝成為主流焊接技術(shù)，因?yàn)槠淠軌驖M足航空航天利用的機(jī)器器件生產(chǎn)和制造的復(fù)雜要求，還能夠有效減少飛機(jī)的自重。

3 激光焊接工藝的研究進(jìn)展

不管是從國內(nèi)還是從國外的激光焊接實(shí)踐狀況來說，未來的激光焊接技術(shù)的研究重點(diǎn)集中于以下三個(gè)方面：首先，是焊接過程的有效控制。其次，是激光器的研發(fā)和升級。最后，是焊縫缺陷的動(dòng)態(tài)監(jiān)測方面。在第二個(gè)方面中，提升電光轉(zhuǎn)換效率是激光器研發(fā)和升級方面的核心內(nèi)容，因?yàn)槲覈壳暗募す馄鹘Y(jié)構(gòu)仍然十分復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)激光器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部性能的完善和升級是當(dāng)下的重要任務(wù)之一。在第三個(gè)方面中，因?yàn)閱我坏膫鞲屑夹g(shù)不能滿足眾多復(fù)雜檢驗(yàn)任務(wù)的要求，所以在未來，需要進(jìn)一步發(fā)展焊接過程中的監(jiān)控技術(shù)，力圖將多種形式的傳感技術(shù)充分結(jié)合起來，不斷提升檢測任務(wù)的精確度。

在激光焊接工藝的發(fā)展歷程中，雙光束激光焊接技術(shù)、激光復(fù)合焊接技術(shù)以及三維可控激光頭的產(chǎn)生都對激光焊接工藝的成熟和發(fā)展起到了十分強(qiáng)勁的推進(jìn)作用。激光焊接工藝的優(yōu)越性使其成為最有朝氣的焊接方式之一，在未來，其在材料焊接上的運(yùn)用主要集中在新型激光器的研發(fā)、高精度激光焊接設(shè)備的開發(fā)和投入使用、不同材料焊接工藝的完善和優(yōu)化方面。隨著激光焊接工藝不斷發(fā)展成熟，其適用的領(lǐng)域也會(huì)變得越來越寬廣。在某些領(lǐng)域，激光焊接工藝取代傳統(tǒng)的焊接工藝，成為主流的焊接技術(shù)，已經(jīng)指日可待。

4 總結(jié)

激光焊接工藝的深入發(fā)展能夠促進(jìn)國內(nèi)焊接技術(shù)的發(fā)展成熟。從我國目前的材料焊接實(shí)踐來看，激光焊接工藝主要在大批量生產(chǎn)、承辦大規(guī)模焊接的企業(yè)以及航空航天等受到國家財(cái)政支持的項(xiàng)目中運(yùn)用，并沒有得到真正意義上的大范圍、廣領(lǐng)域普及。相關(guān)領(lǐng)域的工作和研究人員要致力于激光焊接工藝的優(yōu)化和完善工作，使其充分發(fā)揮優(yōu)勢，克服缺陷，為產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提升做出更大貢獻(xiàn)。

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