激光焊接头的现状及前景

激光头技术在制造业中的应用是目前各国研究的重点。随着工业发展对高效，环保和自动化的需求，激光头技术的应用在制造业的许多领域迅速普及。在此基础上，激光焊接头技术将成为激光头应用的重要方面之一。激光焊接头是激光头加工技术应用的重要组成部分。焊接头技术也是21世纪最受关注，最具发展前景的焊接头技术。

早在上世纪末，欧美国家就已经将激光焊接头全面应用于工业生产。在加快激光焊接头技术研发的同时，中国逐步建立了“产，学，研”相结合的发展体系，并在一些领域取得了重大突破。

随着工业制造业的发展，高效，灵活，环保的加工技术将受到青睐。激光焊接头采用高能束聚焦模式，可实现深熔焊，快速焊接头等焊接过程中难以实现的形式。特别是激光焊接头设备灵活匹配，实时在线检测技术成熟，可实现批量生产的高度自动化。目前，大量激光焊接头生产线已投入工业生产。

实践证明，激光焊接头在加工工业中具有广泛的应用。基本上，激光焊接头可以在可以使用传统焊接头技术的领域中胜任，并且具有更高的焊接头质量和更快的加工效率。

采用激光头技术的焊接工艺

激光焊接头是利用激光头的辐射能量实现有效焊接的过程。其工作原理是以特定的方式激发激光头活性介质（如CO2和其他气体的混合气体，YAG钇铝石榴石晶体等），使其在谐振腔中来回振荡，从而形成激发辐射束。当梁接触工件时，其能量被工件吸收，并且当温度达到材料的熔点时可以进行焊接。

1.激光焊接头焊接模式

激光焊接头可分为导热焊接头和深熔焊接头。前者的热量通过热传递扩散到工件内部，并且仅在焊接表面上产生熔化现象。工件内部未完全穿透，基本上不会发生汽化现象。主要用于焊接低速薄壁材料。后者不仅完全熔化材料，而且蒸发材料以形成大量的等离子体。由于大量的热量，熔池的前端会出现钥匙孔。

深熔焊头是目前应用最广泛的激光焊接头焊接方法，因为它可以完全焊接具有大输入能量和快速焊接速度的工件。

2.激光焊接头焊缝的形状，结构和性能

由于激光头产生的聚焦光斑面积小，焊缝周围的热影响区比普通焊接头技术的热影响区小得多。通常，激光焊接头不需要用金属填充。焊缝表面连续均匀，外观美观，无毛孔，裂缝等表面缺陷。非常适用于对焊缝外观有严格要求的场合。尽管聚焦区域相对较小，但激光束的能量密度非常高（通常高达103-108W / cm2）。

在焊接过程中，金属被加热和冷却得非常快，熔池周围的温度梯度相对较大，这使得接头强度高于母材，而接头塑性相对较低。目前，通过双焦点技术或复合焊接头技术可以提高接头质量。

3.激光焊接头的优点和缺点

激光焊接头焊接受到如此高度关注的原因在于其独特的优势：

（1）激光焊接头可以获得高质量的接合强度和更大的纵横比，焊接速度更快。

（2）由于激光焊接头不需要真空环境，因此可以通过透镜和光纤实现远程控制和自动生产。

（3）激光头对钛和石英等难焊材料具有高功率密度和良好的焊接效果，可以焊接不同性能的材料。

当然，激光焊接头也有其缺点：

（1）激光头和焊接头系统配件价格昂贵，因此初期投资和维护成本高于传统焊接工艺，经济效益差。

（2）激光焊接头焊接的转换效率一般较低（通常为5％~30％），因为固体材料对激光头激光的吸收率较低，特别是在产生等离子体后（等离子体对激光有吸收作用）。

（3）由于激光焊接头焦点小，工件接头设备精度要求高，设备偏差小，加工误差大。

随着激光焊接头的普及和应用以及激光头的商业化生产，激光头设备的价格急剧下降。然而，高功率激光头的发展以及新型复合焊接头焊接方法的开发和应用也改善了激光焊接转换效率低的缺点。我相信在不久的将来，激光焊接头将逐步取代传统的焊接工艺（如电弧焊和电阻焊），成为工业焊接的主要方法。

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