激光焊接是激光加工技术应用的重要内容， 更是21世纪最受瞩目、最有发展前景的焊接技术。

早在上世纪末， 欧美各国就已把激光焊接充分应用到工业生产中， 我国在加快对激光焊接技术的研究与开发的同时， 逐步建立起一个“产、学、研”相结合的发展体制， 并在个别领域有了较大的突破。

采用激光技术的焊接工艺
激光焊接是利用激光的辐射能量来实现有效焊接的工艺， 其工作原理是： 通过特定的方式来激励激光活性介质( 如CO2和其他气体的混合气体、YAG钇铝石榴石晶体等) ， 使其在谐振腔中往复振荡， 从而形成受激辐射光束， 当光束与工件接触时， 其能量被工件吸收， 在温度达到材料熔点时便可进行焊接。 

1 激光焊接的模式 
激光焊接可分为热传导焊和深熔焊， 前者的热量通过热传递向工件内部扩散， 只在焊缝表面产生熔化现象， 工件内部没有完全熔透， 基本不产生汽化现象， 多用于低速薄壁材料的焊接；后者不但完全熔透材料， 还使材料汽化， 形成大量等离子体， 由于热量较大， 熔池前端会出现匙孔现象。
深熔焊能够彻底焊透工件， 且输入能量大、焊接速度快， 是目前使用最广泛的激光焊接模式。 

2 激光焊接的焊缝形状及组织性能 
由于激光器产生的聚焦光斑面积较小， 其作用在焊缝周围的热影响区也比普通焊接工艺的小得多， 且激光焊接一般不需填充金属， 因此焊缝表面连续均匀、成形美观， 无气孔、裂纹等表面缺陷， 非常适合于对焊缝外形要求严格的场合。虽然聚焦的面积比较小， 但激光束的能量密度大( 普遍达103~108W/cm2) 。
焊接过程中， 金属被加热和冷却的速度非常快， 熔池周围温度梯度比较大， 使其接头强度往往高于母材，相反地接头塑性则相对较低。目前， 已经可以通过双焦点技术或复合焊接技术来改善接头质量。 
3 激光焊接的优缺点 
激光焊接之所以受到如此高的重视， 在于其特有的诸多优点：
① 采用激光焊接可以获得高质量的接头强度和较大的深宽比， 且焊接速度比较快。
② 由于激光焊接不需真空环境， 因此通过透镜及光纤， 可以实现远程控制与自动化生产。
③ 激光具有较大的功率密度， 对难焊材料如钛、石英等有较好的焊接效果，并能对不同性能材料施焊。

当然， 激光焊接也存在不足之处： 

① 激光器及焊接系统各配件的价格较为昂贵， 因此初期投资及维护成本比传统焊接工艺高，经济效益较差。
② 由于固体材料对激光的吸收率较低， 特别是在出现等离子体后(等离子体对激光具有吸收作用) ， 因此激光焊接的转化效率普遍较低(通常为5%~30%) 。
③ 由于激光焊接的聚焦光斑较小，对工件接头的装备精度要求较高， 很小的装备偏差就会产生较大的加工误差。 
随着激光焊接的普及应用和激光器的商品化生产， 激光设备的价格明显下降。而大功率激光器的发展和新型复合焊接方式的研发与运用， 使激光焊接转化效率低的缺点也得到改善， 相信不久的将来， 激光焊接将逐步代替传统焊接工艺(如电弧焊和电阻焊) ，成为工业焊接的主要方式。 
国内外激光焊接的研究现状

现有的激光器多以CO2激光器、YAG激光器和半导体激光器为主， 特别是CO2激光器和Nd： YAG激光器， 由于研发较早， 技术较完善， 在各领域的应用已经相当广泛。
其中， CO2激光器属于气体激光器， 其激光活性介质是碳酸气、氮气、氦气等的混合气体， 发射光的波长为10.6μm， 一般以连续方式工作，电-光转化效率为10%~30%， 其输出功率一般为0.5~50 kW；Nd： YAG激光器属于固体激光器， 其激光活性介质是掺有钕(Nd) 的钇- 铝- 石榴石(YAG) 晶体， 发射光的波长为1.06μm， 可以用脉冲和连续2种方式输出， 电- 光转化效率为3%~10%， 其输出功率主要为0.1~5 kW[1]。
虽然Nd： YAG激光器的输出功率和电-光转化效率比CO2激光器低得多， 但由于其发射光波长较短， 材料对其光束的吸收率较高， 对高反射率的材料( 如铝合金与铜合金等) 具有较好的焊接效果，特别是Nd： YAG激光器可以采用光纤进行传输， 能够与机器人加工系统很好匹配， 有利于实现远程控制和自动化生产， 因此在激光焊接中占有重要的地位。

2 等离子体控制的研究现状 
众所周知， 等离子体的出现， 是激光焊接所面临的最大问题。激光的高能量密度， 不但能使金属熔化， 还能使金属汽化( 能量密度超过106 W/cm2时) ，当汽化后的金属在空气中与激光束接触时， 会出现电离现象， 大量等离子体便由此产生。
等离子体不但能够吸收和散射激光束， 还能折射激光， 使光斑聚焦的位置出现偏离， 严重影响激光的焊接效果。因此，减少等离子体的出现， 是优化激光焊接的最有效方式。
日本的Y Arata发明了LSSW ( 激光摆动法) [8]， 即光束沿焊接方向迅速地来回摆动， 时间控制在匙孔出现后与等离子体出现之前， 避免了等离子体的产生。 

3 焊接过程自动检测的研究现状 
无论采用哪种焊接工艺， 均会产生废品， 目前，工业制造中对产品质量的控制更多的是采用实时监控技术， 而不是焊后处理技术。因此焊接过程的实时监控， 便成了激光焊接实现自动化的研究重点。

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