许文涛、陈志建、蔡天云、王天明、王俊峰
中车齐齐哈尔车辆有限公司 黑龙江齐齐哈尔 161002
摘要：自从我国改革开放以来，工程机械技术也进入到了蓬勃发展的阶段，在我国制作领域越来越占有重要的地位，现阶段已经成为了我国国内经济支柱产业。
关键词：焊接；激光焊接；发展
1 概述
1.1 主要的焊接工艺
我国焊接工艺技术发展较晚，随着工业化进程不断加快，更多焊接技术得以在实践中应用。目前比较常见的焊接技术主要是采用二氧化碳气体作为保护气体的焊接工艺以及埋弧自动焊工艺。其中埋弧自动焊技术的在实际应用当中具有电流密度大、焊接效率高、焊接缝小、外观美观等优势。而二氧化碳气体保护焊焊接工艺在此基础上，因为有二氧化碳气体的保护，在焊接过程中还能够避免火星飞溅的情况，可以有效保证焊接安全，减少对焊工工作的影响，提高焊接效率。
1.2 工程焊接的基本要求
在焊接工艺技术学习中要求包括环境要求、材料要求、工艺准备要求等，每项工作的规范性都是提升焊接工艺效果的关键。比如，焊接工艺需做好操作现场的环境处理，避免其他环境因素影响焊接操作，同时操作环境内不能存在易燃易爆等物质隐患；焊接材料表面需要保持整洁，不能有油污、尘土等杂质；焊接工人需要配备全套的安全防护装置及防护服，做好个人防护。
1.3 焊接工艺的质量标准
工程机械焊接的教学中，需要让学生具有严谨的质量意识，明确什么样的焊接质量才是合格、可靠的。总体来讲，机械焊接工艺需要在以下几个方面达到足够高的质量标准：其一，外观方面。要确保焊接外观光滑美观，没有裂缝和杂质等缺陷，焊缝的高低和宽窄一致。其二，焊缝方面。要确保焊缝气密性达到要求，在焊接完成之后做好气密性试验，另外要保证焊缝金属材料的机械性能达到质量标准。
2 ?激光焊接的使用原理
激光焊接的原理是把强度非常高的激光束对金属表面进行辐射，使激光和金属发生相互作用，金属发生融化冷却后形成焊接。
(1)热传导焊接。当激光照射在金属表面，反射一部分激光，还有一部分被材料吸收，从而加热熔化，材料表面热量传导至材料深处，使焊接件熔合在一起。
(2)激光深熔焊。功率很大的激光束照射于材料表面的时候，材料吸收光能变为热能，材料加热到汽化，当蒸气产生反作用力，导致熔化后金属液体向四周排挤，产生一个凹坑，伴随激光持续照射，凹坑不断加深。当激光停止后，凹坑溶液出现回流，冷却凝固使焊接件熔合。
3 激光焊接在不同行业的应用
3.1在制造业的应用目前，国外轿车制造中激光焊接技术受到普遍欢迎。全球范围内使用激光焊接的生产线在数百条，并且每年的轿车剪裁激光焊坯板数量都在不断增长。大众在我国的轿车生产厂，包括帕萨特、别克、奥迪等都使用剪裁坯板结构制造汽车。目前，日本制钢业的轧钢卷材连接已经用CO2激光焊接替代了闪光对焊。在超薄板焊接过程中，对于板厚在100μm下的箔片不能使用熔焊，而采用特殊功率的YAG激光焊就可以，这说明激光焊的应用前景非常广阔。
3.2在粉末冶金领域的应用由于科学技术的快速发展。很多工业制造对于材料都有特殊要求，传统冶炼铸造产生的材料不能符合目前的需求。粉末冶金材料的性能非常好，具有明显的制造优点。在很多领域，例如汽车制造、飞机、工具制造等都得到了普遍应用，逐渐替代传统冶炼铸造的材料。由于粉末冶金技术的不断发展，在同其他零件进行连接过程中表现出了很多问题，导致粉末冶金材料不能得到普遍应用。由于激光焊的特殊性，将其用于粉末冶金焊接取得了很好的效果，推动了粉末冶金材料更好的应用。
3.3在汽车工业的应用
在20世纪80年代，已经在工业生产中引入了千瓦级激光焊接，当前汽车制造业中已经广泛推广激光焊接生产线，这极大地提高了汽车制造的效率。目前，很多著名汽车品牌，例如奔驰、奥迪、沃尔沃等已经普遍使用激光焊接车顶、车身等钣金焊接。随着技术发展，已经有越来越多汽车制造企业在制造中引入激光焊接，包括美国通用、福特、克莱斯勒等。意大利的汽车品牌菲亚特在钢板组件焊接中也普遍应用了激光焊接。日本的汽车制造厂家，包括日产、丰田、本田等，都把激光焊接和切割工艺用于车身覆盖件的制造。在汽车车身制造中，高强度材料激光焊接因为性能非常好受到普遍欢迎。当前，激光焊接钢结构的消耗量逐年增加，已经占到了很多的比重。由于汽车制造业的特点是大批量、自动化水平高，因此激光焊接设备逐渐朝着高功率的方向发展。目前，对于激光焊接的工艺很多国家也进行了深入研究，例如，美国主要研究激光焊接中如何添加粉末金属以及金属丝，而德国研究者则把重点放在了铝合金车身骨架的激光焊接上面，他们认为在焊缝中增加金属可以避免产生热裂缝，提升焊接速度，提高精确度，当前已经投入实际生产。
3.4在电子工业中的应用
当前，在电子工业，尤其是微电子工业中，激光焊接都得到了普遍应用。因为激光焊接产生的热影响区非常小，加热能够很快集中，而且热应力小，所以普遍用于集成电路以及半导体壳体的封装，具有很好的优势。在真空器材的研究中，激光焊接也取得了普遍应用，例如用于快热阴极灯丝组件、不锈钢支持环等。由于传感器和温控器中的波纹片厚度非常薄，传统焊接技术不能做到，容易发生焊接穿孔的情况，而使用激光焊接技术就能取得很好的效果，因此受到普遍欢迎。
4 影响激光焊接质量的相关因素
研究发现，对激光焊接能力影响比较重要的一个因素是激光焊接参数，它对焊接质量产生直接影响，所以要认真研究激光焊接的工艺参数，这样才能更好地使用激光焊接技术。激光焊接参数包括:激光输出功率、激光脉冲宽度、离焦量和焦距、焊接速度、材料吸收率、保护气体等。
激光输出功率以及焊接速度都会对焊接温度造成直接影响，而且熔池大小以及深度，也对焊接质量产生直接影响。脉冲宽度对熔深以及焊接质量也产生了一定影响。焊接过程中，光束焦距、离焦量等都对能量密度产生影响，短焦距具有很高的能量密度，光斑比较小，但工件的间距也要很小。另外，激光束和材料吸收相容性也会影响材料吸收率，它对熔池温度升高具有直接影响，还会影响到焊接热循环以及焊接接头质量。同时保护气体对焊接质量也有一定影响，焊接中通常使用惰性气体保护熔池，常见的气体包括氮气、氩气、氦气，成本最高的是氦气，具有很好的抗氧化性;氩气也具有很好的抗氧化性，但会产生电离，主要用于铝钛合金;氮气成本非常低，通常用于不锈钢焊接。
5激光焊接的激光发生器和工艺发展趋势
当前，激光焊接用到的激光器包括大功率CO2和脉冲Nd∶YAG激光器。对于激光器来说，要求提高其电源稳定性，延长使用寿命。针对CO2气体激光器要控制好大功率放电稳定，针对YAG固体激光器要开发容量大、寿命长的光泵激励光源。当前，使用直接二极管阵列激光输出波长能够使激光功率达到1 k W，光电转换效率达到50%，这些激光设备和激光技术，有效提高了焊接技术在各个行业中的应用。另外，还要加强对激光加工光束质量研究，并改进加工外围设备质量。要对不同激光加工工艺的激光光束要求、加工质量监控技术、光学系统的设计研究等进行深入研究。还要认真研究焊接工艺、焊接材料，提高焊接设备稳定性，要积极研究如何焊接有色金属以及特殊金属的焊接，从而促进激光焊接技术的发展。
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