星空体育官方网站近年来，多种新型高功率激光器在工业生产中陆续出现，使激光焊 接技术对传统焊接工艺带来了巨大的冲击，激光焊接技术也开始朝着 更加多样化、实用化及高效化的方向发展。如激光一钎焊、激光一电 弧复合焊、激光一压焊等，进一步拓宽了激光焊的应用范围。

　　金属自由电子密度越大，即电导率越大，对激光的反射率越 高，金、银、铜、铝及其合金对激光的反射比其他金属材料 要大得多。光亮的金属表面对激光有很强的反射作用。

　　激光光斑的功率密度小于 105w／cm2，焊接时，焊件表面将 所吸收的激光能转变为热能后，其表面温度升高而熔化，然 后通过热传导方式把热能传向金属内部，使熔化区迅速扩大， 随后冷却凝固形成焊点或焊缝，其熔池形状近似为半球形。 这种焊接机理称为传热焊，焊接过程类似于钨极氩弧焊. 传热焊的特点：激光光斑的功率密度小，很大一部分激光被 金属表面所反射，激光的吸收率较低，熔深浅，焊点小，主 要用于厚度小于1mm的薄板，小零件的精密焊接加工。 激光光斑的功率密度大于106w／cm2，激光束照射金属表面其温度 在极短的时间内（10-6～10-8s）升高到沸点，使金属熔化和汽化， 金属蒸气对熔池的液态金属产生一个附加压力，在激光光斑下产生 一个小凹坑。激光束在小孔底部继续加热，使小坑进一步加深，最 后形成小孔；另一方面，向坑外逸出的蒸气将熔化的金属挤向熔池 四周。当光束能量所产生的金属蒸气的反冲压力与液态金属的表面 张力和重力平衡后，小孔不再继续加深，形成一个深度稳定的孔而 实现焊接，因此称之为激光深熔焊。

　　激光焊接技术在船舶制造中的发展及应用探究激光焊接技术是一种先进的焊接工艺，其具有精度高、效率快、质量好等优点，因此在船舶制造领域中得到了广泛的应用。

　　一、激光焊接技术的发展激光焊接技术是近年来发展迅速的一种金属材料连接方法。

　　其优点主要有以下几点：首先，激光焊接具有较高的焊接速度，可以实现高效生产；其次，激光焊接具有较高的生成效率，可以保证焊接质量；最后，激光焊接不需要使用任何附加材料，故可以提高焊接准确度，并降低焊接成本。

　　1. 船体焊接激光焊接技术可以应用于船体板材的焊接，不但可以提高焊接质量，还能够减少焊接留痕，从而增强船体板材的抗腐蚀能力。

　　此外，由于激光焊接技术具有高效率的特点，可以在缩短船体设计、制造周期的同时降低生产成本。

　　激光焊接技术可以应用于船用容器的焊接过程中，可以实现高效生产，提高焊接质量，大大提高了船用容器的承载能力和使用寿命。

　　3. 船用设备管路焊接三、技术难点及解决方案1. 高功率激光焊接技术的控制难点在高功率激光焊接过程中，由于激光热输入较大，焊接过程中会产生较大的热变形和残余应力。

　　解决方案是在焊接过程中加入温度感应控制系统，及时感知焊接材料的温度变化，调整激光的焊接功率和位置，以保证焊接质量。

　　2. 激光焊接后的热影响和残余应力激光焊接技术在焊接过程中产生大量的热量，导致焊接后的材料产生热影响和残余应力，从而对材料的性能产生一定的影响。

　　解决方案是在焊接波形、焊接速度、剖面形状等方面进行优化设计，减小焊接热源的影响，降低铁、铝等合金的的热影响和残余应力。

　　四、总结随着船舶制造工艺的不断进步，激光焊接技术在船舶制造中的应用范围也在不断扩大，因此，研究和开发新型激光设备是提高船舶制造质量和效率的重要途径。

　　未来，激光焊接技术将会进一步发展和应用，具有广阔的前景及不可估量的经济价值。

　　为使焊缝平整光滑，实际焊接时，激光功率在开 始和结束时都设计有渐变过程，启动时激光功率 由小变大到预定值，结束焊接时激光功率由大变 小，焊缝才没有凹坑或斑痕。

　　激光热传导焊接中，激光脉冲宽度与焊缝深度有 直接关系，也就是说脉冲宽度决定了材料熔化的 深度和焊缝的宽度。据文献记载，熔深的大小随 脉宽的333次方增加 。如果单纯增加脉冲宽度，只会使焊缝变宽、过 熔，引起焊缝附近的金属氧化、变色甚至变形。 因此，特殊要求较大熔深时，可使聚焦镜的焦点 深入材料内部，使焊缝处发生轻微打孔，部份熔 化金属有汽化飞溅现象，焊缝深度变大，此时焊 缝表面平整度可能稍差。必要时，改变离焦量重 复焊接一遍，可使焊缝表面光滑美观。

　　对脉冲激光器来讲就是平均激光功率的大小，保 证了足够的激光功率，在热传导焊接中，激光器 工作于脉冲状态，因而脉冲能量、脉冲宽度和激 光重复频率就是很重要的参数。当然，激光外光 路的设计、聚焦系统、焊接时离焦量大小的影响 也是必须注意的，焊接的速度或者说光斑的重叠 率，激光脉冲的重复频率，也要有适当的配合。 为了防止焊接过程中工件材料的氧化，需要选用 适当的保护气体，而且保护气体的流量大小、吹 气方式，或者说是吹气喷嘴形状的设计都是很有 关系的。

　　热传导型激光焊接使用重复脉冲激光焊接材料， 为了焊接效果好，就要对激光脉冲波形有一定要 求。 借用电子电路技术中仿真线的概念，由电感电容 网络组成仿真线，通过仿真线放电形成特定形状 的激光脉冲，一般通过333仿真线网络可以将 脉冲展宽，得到一个平顶宽脉冲。根据需要可以 使脉宽在3～333，最大可做到3333。

　　图1 激光钎焊焊缝外观激光焊接因具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、高精度及适应性强等优点，受到各汽车厂家的高度重视。

　　长安福特马自达从建厂初期就引进了福特成熟的激光焊接技术，极大地提高了车身的焊接质量。

　　随着航空航天、汽车、微电子等行业的迅猛发展，产品零件结构形状越来越复杂，人们对产品加工精度和表面完整性，以及生产效率、工作环境的要求越来越高，传统的焊接方法难以满足要求，以激光为代表的高能焊接方法得到广泛应用。

　　激光焊接因具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、高精度及适应性强等优点，受到各汽车厂家的高度重视。

　　福特工厂在20世纪80年代已广泛应用了该项技术，长安福特马自达从建厂初期就引进了福特成熟的激光焊接技术，极大地提高了车身的焊接质量。

　　激光焊的原理及特点激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。

　　按激光器输出能量方式的不同，激光焊可分为脉冲激光焊和连续激光焊（包括高频脉冲连续激光焊）；按激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分为传热焊和深熔焊；在激光深熔焊中又分为对接焊（钎焊）和搭接焊，前者需要填钎料，外观美观。

　　激光焊的优势主要包括：激光焦点光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔点、高强度的合金材料；激光焊是无接触加工，没有工具损耗和工具调换等问题；激光能量和移动速度可调，可实现多种焊接加工；自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快、功效高，可方便地进行任何复杂形状的焊接；热影响区和材料变形小，无需后续工序处理；激光可通过玻璃，焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件；易于导向、聚焦，实现各方向变换；激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，操作方便；生产效率高，加工质量稳定可靠，经济和社会效益好。

　　图2 激光焊接质量控制激光焊接设备激光焊接设备主要由激光器（固体、气体、半导体）、导光系统、控制系统、工件装夹及运动系统等主要部件和光学元件的冷却系统、光学系统的保护装置、过程与质量的监控系统、工件上下料装置及安全装置等外围设备组成。

　　激光焊接工艺参数讲解激光焊接工艺是一种使用高能量激光束将材料熔化并连接在一起的焊接技术。

　　它具有高能量密度、狭窄热影响区、快速熔化和凝固速度等优点，已广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。

　　1.激光功率：激光功率是指激光器输出的功率，也是激光焊接中最为关键的参数之一、激光功率的选择应根据材料厚度、焊缝宽度等因素来确定。

　　功率过大会导致焊缝熔化过度，出现裂纹等缺陷；功率过小则无法达到理想的焊接效果。

　　2.激光波长：激光波长是指激光器产生的激光光束的波长，常用的波长有CO2激光器的10.6μm和固体激光器的1.06μm。

　　过高的扫描速度会导致焊缝填充不充分，焊接质量下降；过低的扫描速度则会增加焊接时间和成本。

　　焦点位置偏离太远会导致焊点变粗，焊缝变宽；焦点位置偏离太近则会导致焊点变细，焊缝变窄。

　　脉冲频率过高会导致焊接气孔增多，焊接质量下降；脉冲频率过低则会增加焊接时间。

　　在实际应用中，需要根据具体的焊接材料和要求来选择合适的工艺参数，以获得理想的焊接效果。

　　此外，还需要注意检查焊接设备的状态、保持焊接区域的干净和干燥等，以提高焊接质量和效率。

　　由于我国对于制造业的新技术取得了不断的完善和革新，激光焊接现已被一些高精高密的制造行业所广泛使用，比如在医疗器械、精密制造、汽车、冶金等行业就很受青睐。

　　但是激光焊接在应用的同时，也应注意它的一些优缺点，就是在作业中必须重视和了解的：一、优点优点一：激光焊接不受环境的限制。

　　在常温、真空或者其他的环境下都可进行正常的作业，在电磁场的环境下，激光焊接的光束也不会“跑偏”。

　　在激光焊接的作业过程中，因激光束的聚集，功率的密度会增高，能够精准的确定位置，适用于微型材料的焊接作业。

　　优点五：因为激光焊接作业不使用电极，所以不会产生由电极带来的污染和损伤。

　　以上七点仅仅是激光焊接的部分优势，在激光焊接的实际应用上还有着更多的优点。

　　在激光焊接的作业过程中，一旦焊接接缝处的金属熔池加大，或者焊接的位置找不准，就会造成融化的金属外溢，而这个又会与母材再次结合到一起。

　　第二，激光焊接出现的焊偏，这是激光焊接的焊缝横截面所出现的焊道偏离的一种情况。

　　一般的焊接作业对于加强高是有明确标准的，一旦高出标准，就会影响到产品结构的承载。

　　以上三个激光焊接作业中会出现的问题，在激光焊接的作业中是有指定的标准的。

　　一般在作业过程中，采取目视检查也可发现这些问题，如果能够及时、有效的处置就可避免激光焊接所带来的缺陷。

　　介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。

　　激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可见光或红外光的电磁辐射束的一种设备。

　　当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎相同且近乎单一波长的光束-----激光。

　　由于具同相位及单一波长，差异角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。

　　世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。

　　使用钕（ND）为激发元素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生1---8KW的连续单一波长光束。

　　YAG激光，波长为1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，适用焊接厚度0.5-6mm。

　　使用CO2为激发物的CO2激光（波长10.6uM），输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。

　　激光束可由平面光学元件（如镜子）导引，随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。

　　激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，但需使用惰性气体以防熔池氧化，填料金属偶有使用。

　　激光焊可以与MIG焊组成激光MIG 复合焊，实现大熔深焊接，同时热输入量比MIG焊大为减小。

　　（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。

　　1. 激光束加热：激光器通过将电能转换为激光能量，产生高能量密度的激光束。

　　2. 其他加热源加热：除了激光束外，激光复合焊还可以通过其他加热源（如电阻加热、电弧加热等）进行补充加热。

　　4. 波纹形成：激光束和其他加热源在焊接材料上加热的过程中，产生一系列快速加热与冷却的循环，形成了具有特殊形状的波纹。

　　综上所述，激光复合焊是一种利用激光束和其他加热源进行复合加热的焊接方法，通过快速加热焊接材料，形成熔池，并利用波纹形成的机理，实现焊接材料的熔合。

　　激光焊接的工作原理焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊，电子束焊，激光焊等多种，研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。

　　电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。

　　但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。

　　激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。

　　激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。

　　激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。

　　由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。

　　虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线激光产生的基本原理和方法光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。

　　微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。

　　爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。

　　激光焊接的原理可以简单概括为：通过激光器产生的高能量激光束，经过透镜聚焦后，集中到焊接区域，使金属材料局部加热，产生高温和高能量密度，使焊接接头区域达到熔化点以上的温度，然后快速冷却凝固。

　　在焊接过程中，激光束的能量被吸收并转化为热能，使金属材料表面迅速升温，形成熔融池。

　　通过控制激光束的功率、焦点位置和扫描速度等参数，可以实现对焊接过程的精确控制，从而达到理想的焊接效果。

　　此外，激光焊接可以焊接各种金属材料，包括高反射性和高导热性的材料，如铝合金和铜合金。

　　在汽车制造业中，激光焊接被用于焊接车身和发动机等部件，达到高强度和高密封性的要求。

　　在电子行业中，激光焊接被用于焊接微小的电子元件，实现高精度和高可靠性的连接。

　　在航空航天领域，激光焊接可用于焊接航空发动机的涡轮叶片和燃烧室等部件，提高飞机的性能和安全性。

　　其次，激光焊接对工件的表面质量和几何形状要求较高，不适用于一些复杂形状的焊接。

　　此外，激光焊接过程中产生的高能量激光束会产生辐射和烟尘，对操作人员的安全和健康构成一定威胁。

　　随着激光技术的不断发展和创新，激光焊接将在更多领域发挥重要作用，为工业制造和科学研究带来更多的机遇和挑战。

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