摘要：在世界各国的制造业中，激光应用一直都是热点和重点。由于它能满足当前工业要求的节能无污染、高效率、智能化等要求，所以激光在工业制造的很多领域都有广泛的应用和发展。而其中激光焊接技术又是激光应用中最主要的一项。本文主要根据激光焊接技术当前应用中存在的一些不足或者自身的缺陷，以及针对激光焊接技术的优势做出大胆的应用前景分析。激光焊接技术又包括了等离子体控制、激光器的制造以及智能化检测焊接的过程等技术，有效合理地利用好激光焊接技术，可以促进我国工业的进步与发展。
关键词：激光焊接技术；存在的问题；应用与发展
一、激光焊接概述
激光焊接是一种非接触焊接工艺，利用激光能源将若干不同的焊接材料进行拼合，从而择接成一个整体，以满足不同零部件对材料性能的不同要求的焊接工艺。激光焊接仅在焊点处施加垂直压力，从而能够将产品受到的机械应力降至最低，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现装备轻量化，以保证焊接质量。
激光焊接与传统择接方法的主要区别就在于二者的热传导方式不同，并且很多因素都会影响到焊接材料对激光束能量的吸收，例如即时激光束的能量密度、激光束的类型、煌接材料的表面状况都会影响到能量的传输。激光焊接的两个重要指标是：（溶化效率，即培合区刚好熔化工件所需要的热量与工件吸收的热量之比；（热传输效率，即工件吸收的热量与激光束能量之比。
二、引进激光焊接的优势
激光焊接机是利用激光束的高方向性和高功率密度的特点，通过光学系统将激光束聚集于一小区域内形成局部高温，从而使金属熔化焊接起来。激光加工是无接触加工，能量在短时间内供给，因此能避免对加工点外的热影响，又由于加工时间短，对运动中的物体也能进行加工。
随着经济的不断发展，企业的市场压力不断加大，迫使企业需要寻求新的发展方向，得以在激烈的市场竞争中生存。激光焊接可以从根本上提高产品质量，增强企业的市场竞争力。以前采用激光焊接的主要障碍是激光焊接机的价格高，这是因为所需要的激光功率较大。而近年来激光焊接机每瓦的价格已经下降，因而可与其它焊接工艺竞争，并且激光焊接的运作费用较低，从而使得激光焊接可以进入企业生产流程。
激光焊接的熔透深而且易于控制，熔透深度取决于金属导热率，焊缝的深宽可比电弧焊的大，充分提高产品的焊接质量。激光焊接速度快，焊接取决于材料.、熔透深度和激光功率。薄材料焊接速度可达30m/s，提高产品的生产效率，增加产值。激光焊接的工艺重复性好，对于水冷壁等形状固定，可使用自动焊的部位容易实现计算机化，适用于大批量生产，进一步提高产品的生产效率。同时，激光焊接的应用范围非常广，可提供足够高的功率来焊接各种同类或不同类材料，还可以焊接形状不规则的接缝，对于一些传统技术很难焊接的合金系列，采用激光焊接可使过程稳定，焊缝强度提高并具有优异的成形。在锅炉的整个生产过程中，基本上全部都是围绕着焊接来进行的，焊接质量以及焊接所用时间和所消耗的劳动力对整个锅炉制造过程中的质量及效率是非常重要的。而采用激光焊接技术，能够大大提高在焊接环节的工作效率及生产质量，符合锅炉制造优化效率，规模化发展的前景和趋势。
三、当前激光焊接技术还存在的一些问题
3.1 焊接过程存在气孔
焊接过程为什么会有气孔的伴随出现一直还是个谜，人们一般的猜测是，激光在焊接冷却中由于氢的溶解性突然变差所以产生了氢气孔或者是激光束会引发熔解池金属变化匙孔发生变动，熔池内的金属发生紊流从而产生了气孔。科学的解释一般有两种，一种是在高温条件下氢大量融入导致了焊接微型气孔的生成，另一种则是认为气孔不规则的生成是由于其中镁元素的蒸发燃烧损耗导致的。
3.2 焊接过程容易不稳定
激光在深熔的焊接过程中往往会伴随匙孔效应的发生，由于匙孔主要是由等离子体和金属蒸汽组成的，这些气体会对激光有较强的吸收辐射作用，所以导致了在焊接过程中出现了不稳定。只要激光辐射照明度低于一定的标准，就会发生深熔焊和热传导焊不停发生变幻，形成了焊接的不稳定。
3.3 焊接过程容易导致金属有裂痕
激光的功率和密度一般很高，所以热影响区域一般很小。被焊接的金属材料在冷却过程中速度很快，导致有些合金，在最后的凝固状态的柱状形态晶体区域发生低熔点性共晶组织现象，从而导致结晶破裂，金属表面形成裂痕。
四、当前激光焊接技术的广泛应用
4.1 激光焊接技术在汽车工业的应用
随着人们生活水平的提高，汽车已经走进了千家万户，汽车市场的需求也在与日俱增。如何提高汽车制造工业的水平和效率一直是个待攻克的难关。世界上很多的知名汽车企业如奔驰、大众已经从上世纪八十年代开始就研究了激光焊接技术对汽车的应用，主要包括了车身、侧框、车顶灯部位的钒金材料的焊接。九十年代更多的知名汽车制造商如福特、通用也加入了激光焊接技术。日本的汽车公司运用激光焊接和切割技术来制造车身的覆盖件等，因性能的卓越，使得越来越多的高强钢硬激光焊接配件被应用到汽车的制造中。激光的焊接技术也应用到了汽车车体部位部件的加工，如离合器、散热器和排气管及增压器轮轴等等，成了又一项标准的汽车零部件制造技术。而由于我国的汽车发展起步较晚，所以目前只有少数汽车制造商会采用激光焊接技术对汽车进行改造，但是激光技术已经成了市场主流，相信不久我国的汽车制造商都会逐步采用的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而与之相对的是我国的科学研究机构对激光焊接技术的研究却处于前列，并且已经取得了多项骄人的成绩。
4.2 激光焊接技术在医疗方面的应用
激光焊接技术在生物医疗组织方面的应用已经存在了将近四十年的历史。最早的是一名医疗人员成功运用激光焊接技术吧血管和输卵管连接在了一起，并且效果显著，从而给后面的医疗工作者提供了一个争相模仿的典范。更多医学人员大胆的把这项技术从生物组织转移到了其他组织上。例如激光焊接技术在人体神经方面的应用，是国内外医疗人员研究的热点之一，其中主要是存在激光波长的差距、剂量的多少适宜以及使用何种激光焊接材料对功能更好的恢复方面的争议。激光焊接还运用在了牙科方面的治疗，可以修复口腔内的多种问题。材料的选择也很多，可以是钛合金或者钴铬合金等，制作的产品也有很多，从铸造支架到烤瓷官桥再到附着体，激光焊接技术和以前的医疗技术相比无不体现出了其绝对的优越性。
4.3 激光技术在轮船制造业的应用
轮船上使用的木板一般都有比较厚、焊接缝隙比较长等特点。所以容易经常性引发在焊接过后的船板翘动，甚者严重的发生变形等问题。根据粗略的统计结果表明，如果使用普通的焊接技术焊接轮船上的木板，大概有四分之一以上的总工作量都要花在船板的整理改动过程中，浪费时间和资源，相当的不合理。但是如果使用激光焊接技术就完全不同了，根据激光自身特有的性质，激光焊接在一定区域能量集中高，同时光束面积一般也很小，导致热影响到的区域和普通的弧焊方式相比较会小很多。所以焊接过后船板不会发生较明显的形变，可以很好的应用到轮船制造业中。还有一方面就是，由于船板的制造有很多道不同的工序，要在不同的地方分别完成，材料在一个工作台被切割后要送到另一个工作台中进行焊接部分，如果使用的是激光焊接技术，那么可以通过使用适合的传输设备和发射器，让材料的切割和焊接部分在一个地方一起完成，提高了工作效率，节约了时间和资源。同时由于激光焊接有很大的深宽比值，所以在很小焊缝不变形的情况下也能完成对大船板的焊接工作，所以国外最高可以完成十厘米厚的船板焊接。而目前我国这方面还处于起步阶段，仍然需要大量进口一些激光焊接先进设备。
4.4激光焊接技术在锅炉制造中的应用
激光焊接机是利用激光束的高方向性和高功率密度的特点，通过光学系统将激光束聚集于一小区域内形成局部高温，从而使金属熔化焊接起来。激光加工是无接触加工，因此能避免对加工点外的热影响，又由于加工时间短，对运动中的物体也能进行加工。
激光焊接的熔透深而且易于控制，熔透深度取决于金属导热率，焊缝的深宽可比电弧焊的大，充分提高产品的焊接质量。激光焊接速度快，焊接取决于材料、熔透深度和激光功率。薄材料焊接速度可达，提高产品的生产效率，增加产值。激光焊接的工艺重复性好，对于水冷壁等形状固定，可使用自动焊的部位容易实现计算机化，适用于大批量生产，进一步提高产品的生产效率。同时，激光焊接的应用范围非常广，可提供足够高的功率来焊接各种同类或不同类材料，还可以焊接形状不规则的接缝，对于一些传统技术很难焊接的合金系列，运用激光焊接可使过程稳定，焊缝强度提高并具有优异的成形。在锅炉的整个生产过程中，基本上全部都是围绕着焊接来进行的，焊接质量以及焊接所用时间和所消耗的劳动力对整个锅炉制造过程中的质量及效率是非常重要的。而采用激光焊接技术，能够大大提高在焊接环节的工作效率及生产质量，符合锅炉制造优化效率，规模化发展的前景和趋势。
锅炉制造并不是一个新鲜的行业，在过去相当长的时期内，锅炉制造的重点在锅炉实用性及安全性上，那是因为过去技术水平有限，所以大多精力都放到了抓质量上。而随着时代的发展，在质量能够得到充分保证的同时，锅炉在外形上的美感也成为消费者选择购买的重要参考因素，激光焊接在提高产品质量的同时还可以在很大程度上改善焊缝的外观质量，使产品外观美观大方，充分吸引购买者的注意力，从而提高产品的市场竞争力。其原因就是激光焊接可实现无接触焊接，激光束不会使工件受力，工件变形小，热影响区也小，从而使得焊接部位更加美观。激光焊接技术运用到锅炉制造行业里，能够帮助锅炉企业更好的解决这个问题，使得产品美观大方，将会成为产品的一大卖点。
对于锅炉制造行业而言，激光焊接技术的出现，能够帮助他们利用更先进的焊接技术对锅炉进行焊接，在保证优秀的焊接质量的同时，使得锅炉外形更加美观大方。并且与金属焊接相比，使用激光焊接的焊缝更加耐一磨、耐腐蚀，这种先进的技术会给锅炉制造业注入新的活力与动力。
五、展望
目前激光焊接在国外，尤其在美国已得到广泛应用。目前我国千瓦级和百瓦级的COZ激光器已成为商品，这就为我国大力开展激光热处理的研究和应用提供有力的工具。我国在激光热处理的应用方面也必将取得重大成就。引进激光焊接在很大程度上可以提高产品质量，改善产品外观，从而提高企业的市场竞争力，使得企业继续充满活力的前进。
结束语
随着科学技术水平的不断提高，激光焊接在汽车，钢铁，造船等行业得到了广泛的应用，并进一步促进了激光焊接技术的不断发展和进步，这也显示出激光焊接技术的应用前景是非常乐观的，相信激光焊接技术在锅炉制造行业中也将得到广泛应用，也会给企业带来巨大的经济效益。但同时我们也要清楚的知道，任何一项技术在发展的过程中都会有其自身的局限性，使用激光焊接技术的过程中，也应该清醒的认识到这项技术自身所存在缺陷与不足，在生产工作中不断地予以改进，这才是企业长久发展的可行之道，相信在不久的将来激光焊接技术一定会得到广泛应用并取得丰硕的成果。
参考文献:
[1] 李时春.激光焊接技术在汽车制造中的应用与激光组焊单元设计.电焊机.2010.05[2] 陈飞.激光焊接技术在船舶制造中的应用与前景.造船技术.2011.05
[3] 康蓉娣.激光焊接技术及其应用.舰船防化.2014.11
论文作者:谢隆洪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/7/6
标签：激光论文; 焊接技术论文; 锅炉论文; 激光束论文; 材料论文; 质量论文; 加工论文; 《电力设备》2018年第2期论文;