激光焊接技术的发展及研究现状
激光焊接技术的研究现状及发展趋势
激光焊接技术的研究现状及发展趋势一、本文概述激光焊接技术，作为一种先进的焊接工艺，自诞生以来便在多个领域展现出其独特的优势和应用潜力。
本文旨在全面综述激光焊接技术的研究现状，并探讨其未来的发展趋势。
我们将从激光焊接的基本原理出发，分析其在不同材料、不同工业领域的应用情况，总结当前激光焊接技术面临的挑战与问题，并预测其未来的发展方向。
我们还将关注激光焊接技术的创新点和发展热点，以期为读者提供一个全面、深入、前沿的激光焊接技术全景图。
通过本文的阅读，读者可以了解到激光焊接技术的最新进展，以及未来可能的技术突破和应用拓展，为相关研究和应用提供参考和借鉴。
二、激光焊接技术的研究现状激光焊接技术自诞生以来，便以其独特的优势在工业生产中占据了重要的地位。
作为一种高效、高精度、低热输入的焊接方法，激光焊接已广泛应用于汽车、电子、航空、冶金等多个领域。
目前，激光焊接技术的研究现状主要体现在以下几个方面。
激光焊接的工艺研究已经相当成熟。
研究人员通过不断优化激光功率、焊接速度、保护气体等参数，实现了对焊接过程的精确控制。
同时，针对不同材料的特性，研究人员还开发出了多种激光焊接方法，如脉冲激光焊、连续激光焊、激光填丝焊等，以满足不同行业的需求。
激光焊接设备的研究也在不断进步。
随着激光技术的快速发展，激光焊接设备的功率和稳定性得到了显著提升。
同时，设备的智能化、自动化水平也在不断提高，如机器人激光焊接系统的出现，大大提高了生产效率和质量稳定性。
激光焊接过程中的质量控制和检测技术也是当前研究的热点。
通过在线监测焊接过程中的温度、熔池形态等关键参数，可以实时调整焊接工艺参数，保证焊接质量。
同时，无损检测技术的应用也为激光焊接的质量控制提供了有力支持。
然而，尽管激光焊接技术在许多方面已经取得了显著的成果，但仍存在一些挑战和问题。
例如，对于某些高反射率或高导热性的材料，激光焊接的难度较大。
激光焊接的成本较高，也在一定程度上限制了其应用范围。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究【摘要】激光焊接技术是一种高效、精密的焊接方法，被广泛应用于工业生产中。
本文首先介绍了激光焊接技术的基本原理，包括激光束的生成和聚焦等机理。
接着介绍了激光焊接技术的研究现状，包括其在材料连接、电子器件制造等领域的应用。
结合最新的研究成果，探讨了激光焊接技术在工业生产中的应用前景和发展趋势。
分析了激光焊接技术面临的挑战，如焊缝质量控制、成本降低等问题，并提出了未来的发展展望。
激光焊接技术的不断创新和改进，将进一步推动工业制造领域的发展，为提高产品质量和生产效率提供重要支持。
【关键词】激光焊接技术、研究现状、发展趋势、工业应用、未来挑战、基本原理、总结与展望1. 引言1.1 背景介绍传统的焊接方法存在着一定的局限性，如变形大、焊道狭窄、焊缝不均匀等问题。
而激光焊接技术通过高能密度的激光束，可以实现快速、高精度焊接，避免了传统焊接方法的缺点。
激光焊接技术被认为是未来焊接领域的发展方向。
本文将探讨激光焊接技术的基本原理、当前研究现状、工业生产中的应用情况，以及未来的发展趋势和挑战。
通过对激光焊接技术的深入研究，可以更好地了解这一技术的优势和局限性，为其未来的发展提供有力支持和指导。
2. 正文2.1 激光焊接技术的基本原理激光焊接技术的基本原理是利用高功率密度激光束对工件进行瞬时加热，使其局部熔化并在熔池中实现焊接。
激光光束经过透镜聚焦后在焊接区域形成一个极小的焦点，能量集中，可以快速提高工件表面温度，达到熔化和接合的目的。
激光焊接技术的基本过程包括预热、熔化、混合和冷却四个阶段。
预热阶段是指激光束在焊缝区域加热工件并提高表面温度；熔化阶段是指工件局部熔化形成熔池；混合阶段是指添加适量的填充材料，如焊丝，以填补焊缝；冷却阶段是指熔化部分冷却形成焊接接头。
激光焊接技术具有高能量密度、高效率、精密焊接等优点。
通过调节激光功率、加工速度和焊接参数，可以实现对不同材料的焊接操作，包括金属、塑料、陶瓷等材料。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究激光焊接技术是近年来发展迅猛的一种金属材料连接技术，具有高效、高精度、无污染等优点，广泛应用于汽车、航天、电子、化工等领域。
文章将从研究现状和发展趋势两方面进行探究。
一、研究现状1. 激光焊接技术的应用范围不断扩大。
目前，激光焊接技术已经广泛应用于汽车制造、电子电气、工程机械、石油化工等领域，并在航空、航天、国防等高端领域得到了广泛的应用。
2. 激光功率不断提高。
激光功率是影响激光焊接技术的主要因素之一，目前激光功率已经从原来的几百瓦提高到了几千瓦，以满足不同领域对焊接深度和速度的要求。
3. 激光脉冲宽度控制技术不断完善。
激光脉冲宽度是影响激光焊接技术的另一项关键因素。
随着激光脉冲宽度控制技术的不断提高，激光焊接技术的稳定性和精度得到了极大提高。
4. 激光焊缝的质量得到了显著提升。
随着激光焊接技术的不断发展，焊缝质量得到了极大提升。
现在的激光焊接技术已经能够实现低热影响区、小变形、高连接强度等优点。
二、发展趋势1. 激光焊接技术将向高功率和高频率发展。
随着激光功率不断提高，激光焊接技术将向高功率和高频率发展，以应对越来越复杂的焊接需求。
2. 激光焊接技术将更加智能化。
随着人工智能技术的不断提高，激光焊接技术将更加智能化，实现更高效、更精准的焊接操作。
3. 激光焊接技术将向多模式发展。
多模式激光器可以同时发射多个波长的激光，实现多种焊接模式切换，提高焊接效率和质量。
4. 激光检测技术将与激光焊接技术紧密结合。
激光检测技术可以对焊接缺陷、裂纹等进行检测和分析，提高焊接质量和工艺优化。
综上所述，激光焊接技术在不断发展中，应用领域不断拓展，同时也涌现出了一系列新技术和新方向。
未来，激光焊接技术将更加智能化、高效化，进一步满足市场需求。
2024年激光焊接技术市场发展现状
2024年激光焊接技术市场发展现状引言激光焊接技术是一种利用激光束对金属材料进行精细焊接的技术。
由于其高精度、高效率和无需物理接触等优点，激光焊接技术在制造业中扮演着重要角色。
本文将对激光焊接技术市场的发展现状进行分析和探讨。
市场概况激光焊接技术市场目前呈现出快速增长的态势。
据统计数据显示，全球激光焊接技术市场规模在过去几年里保持了持续增长，预计未来几年内市场规模将进一步扩大。
这主要归因于激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等领域的日益广泛应用。
发展趋势1. 自动化程度提高近年来，随着制造业向智能化、自动化方向发展，激光焊接技术也在不断向自动化程度更高的方向发展。
自动化激光焊接系统的出现使得生产效率大幅提升，同时降低了人工成本和减少了人为误差。
2. 激光焊接技术与机器人技术的结合机器人技术的快速发展也为激光焊接技术的进一步应用提供了巨大机遇。
激光焊接技术与机器人技术的结合可以实现更高级别的自动化和精密焊接操作。
在汽车制造和航空航天领域，机器人激光焊接系统已经广泛应用，提升了生产效率和产品质量。
3. 激光焊接技术的多功能化激光焊接技术不仅可以用于传统金属材料的焊接，还可以应用于其他领域，如塑料焊接、电子元器件焊接等。
通过与不同领域的技术结合，激光焊接技术的适用范围得到了扩大，为市场的发展提供了更多机会。
4. 能源效率的提高传统焊接技术存在能源浪费和环境污染等问题，而激光焊接技术具有高能源转化效率和低能源消耗的特点。
随着环保的日益重视，激光焊接技术的能源效率优势将成为推动其市场发展的重要因素之一。
市场挑战尽管激光焊接技术市场发展前景广阔，但也面临一些挑战。
1. 价格因素限制激光焊接技术设备相对传统焊接设备而言价格较高，因此在初期投资上存在一定难度。
这使得中小型企业难以承担相关设备的成本，限制了其广泛应用。
2. 技术门槛较高激光焊接技术需要经过专业培训和技术熟悉才能正确操作。
由于技术门槛较高，一些中小企业可能面临人才不足的问题。
激光焊接技术现状及展望研究
激光焊接技术现状及展望研究激光焊接技术是一种高效、精确、无损伤的材料连接方法，因其优异的性能被广泛应用于工业制造、航空航天等领域。
目前，随着激光器技术的不断进步和激光焊接过程的优化，激光焊接技术在各个领域的应用越来越广泛，同时也有许多值得进一步探索和发展的方向和问题。
一、激光焊接技术现状激光焊接技术是一种通过调节激光束的能量和参数，使材料表面局部区域高温熔化，再通过液态金属的流动和冷却达到材料加工和连接的方法。
与传统的焊接方法相比，激光焊接技术具有以下优点：1.精度高，焊接效果好。
激光焊接过程是高度集中的光束和加热区域，焊接过程可以精确控制，焊接接头质量高。
2.效率高，成本低。
激光焊接速度快，节约时间和成本。
3.适应性强。
激光焊接可以焊接各种类型的金属和非金属材料，应用范围广泛。
目前，激光焊接技术的应用领域不断拓展，如汽车、航空航天、电子、医疗设备、通信设备等行业，因此，激光焊接技术受到越来越多的关注和研究。
二、激光焊接技术的发展趋势和展望1.激光功率和重复率的不断提高激光器的功率越高，焊接速度越快，焊接效率越高。
因此，探索高功率、高重复频率的激光器设备是今后激光焊接技术的趋势之一。
2.导光和聚焦技术的优化导光和聚焦技术决定了激光焊接的质量和效率。
在实际应用中，如何将激光束优化地聚焦并保持高稳定性，保证焊接的质量和效率，是未来激光焊接技术研究的重点。
3.激光焊接过程的可视化和智能化通过高速摄像和激光发射数据的采集，可以实现对焊接过程的可视化，用于设计和优化焊接过程。
另外，引入智能控制和自动化技术，实现激光焊接过程的高效控制和自动控制，将是未来的发展方向。
4.激光焊接技术在新材料和新工艺中的应用新材料和新工艺对焊接技术提出了更高的要求，如材料厚度、硬度等。
因此，未来的研究将涉及新材料和新工艺的良好品质、适宜的加工和连接方法，以满足工业生产的需求。
5.激光焊接技术的发展与环境保护在未来的研究中，需要关注激光焊接技术对环境的影响和环保问题。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究1. 引言1.1 激光焊接技术的定义激光焊接技术是一种利用激光束将热能集中到焊接点进行熔化并连接材料的先进焊接方法。
通过激光束高能量密度和高束质量，可以实现快速、高效、精确的焊接过程。
激光焊接技术在金属、塑料、陶瓷等材料的连接中广泛应用，具有焊缝小、热影响区少、变形小等优点。
随着激光技术的不断进步和发展，激光焊接技术已成为现代制造业中一种重要的焊接方法，被广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗器械等领域。
激光焊接技术的发展为加工技术的进步和产品质量的提高提供了重要支持，是当前研究和发展的热点之一。
1.2 激光焊接技术的重要性1.提高生产效率：激光焊接技术具有快速焊接速度、操作简便等特点，可以大幅提高生产效率，节约人力、时间和成本。
2.提高焊接质量：激光焊接技术能够实现高精度的焊接，焊缝质量好，可以避免气孔、裂纹等焊接缺陷，确保焊接连接的牢固性和稳定性。
3.拓展适用范围：激光焊接技术可以应用于各种金属材料的焊接，包括高熔点金属和难焊材料，具有很强的适用性和通用性。
4.降低能源消耗：相比传统焊接方法，激光焊接技术采用光能作为热源，能量利用效率高，节能环保，有利于减少对环境的影响。
激光焊接技术在制造业中的重要性不容忽视，其在提高生产效率、提高焊接质量、拓展适用范围和降低能源消耗等方面的优势，使其成为现代工业领域中备受重视的焊接技术之一。
2. 正文2.1 激光焊接技术的研究现状1. 激光焊接技术的发展历程：激光焊接技术自20世纪70年代开始逐渐发展，并在各个领域得到广泛应用。
随着激光技术和光学技术的不断进步，激光焊接技术的研究也得到了快速发展。
2. 激光焊接技术的研究热点：当前的研究主要集中在提高焊接质量和效率、拓展适用范围、降低成本和提高稳定性等方面。
利用不同波长的激光进行焊接，探索新的焊接材料、优化焊接参数等。
3. 激光焊接技术的现有问题：虽然激光焊接技术在许多领域取得了成功，但仍然存在一些问题，如焊接过程中容易产生气孔、热裂纹等缺陷，需要进一步研究和解决。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究激光焊接技术是一种高精度、高效率的焊接方法，近年来得到了广泛的应用和发展。
本文将探究激光焊接技术的研究现状和发展趋势，分析其在各个领域的应用以及未来的发展方向。
一、激光焊接技术的研究现状1. 激光焊接工艺激光焊接是利用激光束对材料进行加热，从而使材料表面产生熔化，并将熔化池与受热区域形成牢固的结合。
激光焊接工艺主要包括传统激光焊接、深层激光焊接、激光-激光混合焊接、激光-煤炭混合焊接等多种方式，每种方式都有其适用的具体情况。
2. 激光焊接设备激光焊接设备包括激光发生器、激光传输系统和焊接装置等部分。
目前，市场上主要有固体激光器、液体激光器和气体激光器等多种类型的激光器可供选择，其中固体激光器因其高功率、高能量密度和高效率等优势，逐渐成为主流。
3. 激光焊接材料激光焊接可适用于多种材料，包括金属材料、合金材料、塑料材料等。
而随着激光焊接设备和工艺的不断改进，其在特殊材料、复合材料和高温材料等方面的应用也逐渐增多。
4. 激光焊接检测技术激光焊接后的焊缝质量直接影响着工件的使用性能，因此激光焊接检测技术成为焊接过程中不可或缺的一部分。
目前，主要的检测技术包括激光扫描显微镜检测、红外热像仪检测、超声波检测和X射线检测等多种方式。
5. 激光焊接应用领域激光焊接技术已经广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械、管道制造等领域。
在汽车制造中，激光焊接可以实现车身零部件的高效焊接，提高生产效率，减少成本。
6. 激光焊接的优势与传统焊接方法相比，激光焊接具有焊缝小、变形小、热影响区小、焊接速度快、热影响深度浅等特点。
激光焊接在一些对焊接质量要求高、对材料变形敏感的领域有着明显的优势。
1. 激光焊接设备的技术升级随着激光技术的不断发展，激光焊接设备的性能将不断提升。
固体激光器的输出能量和能量密度将不断增加，激光束质量和稳定性将得到进一步提高，激光束调控技术也将更加精密。
2. 激光焊接工艺的创新针对不同的焊接需求，激光焊接技术将不断进行工艺创新。
激光焊接技术现状及展望研究
激光焊接技术现状及展望研究激光焊接技术是一种高新技术，它以激光为能量源，通过激光束对工件表面进行短暂加热，实现材料的熔接。
激光焊接技术具有焊接速度快、熔深大、热影响区小、操作灵活等优点，近年来在各种工业领域得到了广泛应用。
本文将对激光焊接技术的现状及发展前景进行研究。
一、激光焊接技术的现状1.激光焊接技术的发展历程20世纪60年代初期，激光技术作为新兴技术开始被人们重视，随着激光技术的不断发展，激光焊接技术也逐渐崭露头角。
最早的激光焊接技术是利用CO2激光进行的，由于其功率较大，适用于厚板材的焊接。
随着Nd:YAG激光器的问世，激光焊接技术迎来了一次飞跃式的发展，由于其光束质量好、光斑尺寸小、可调谐性强等特点，使得激光焊接技术得到了广泛的应用。
2.激光焊接技术的应用领域激光焊接技术已经被广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶制造、电子设备、通讯设备、医疗器械等行业。
在汽车制造业中，激光焊接技术已经成为汽车车身和零部件的首选焊接方式，其焊接速度快、质量好、热影响区小等优势使得汽车制造成本得到了大幅度的降低。
在航空航天领域，激光焊接技术可以实现对高强度、耐高温合金材料的焊接，大大提高了飞机的结构强度和安全性。
3.激光焊接技术的发展趋势随着激光技术的不断发展，激光器的功率不断提高，光束质量不断改善，激光焊接技术已经可以应用于更多的材料和更多的工艺领域。
未来，激光焊接技术将会继续向着高功率、高速度、智能化、自动化、柔性化等方向发展，成为制造业的重要焊接工艺。
2.激光焊接技术的挑战与机遇激光焊接技术发展面临着一些挑战，包括激光器的功率提升、光束质量的改善、焊接过程的稳定性等问题。
这些挑战也同时带来了机遇，随着新材料的不断涌现，新工艺的不断探索，激光焊接技术将会迎来更多的发展机遇。
3.激光焊接技术在新材料焊接领域的应用随着新材料的不断涌现，如高强度钢、镍基高温合金、镁合金等材料的应用，传统的焊接工艺已经无法满足这些材料的焊接需求，而激光焊接技术具有快速、熔深大、热影响区小等优势，可以很好地满足对这些新材料的焊接需求。
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组进行激光 的 传 输， 光 学 元 件 多， 调 试 复 杂 且 不 利于系统的稳定性，同时高功率抽运时要求在很 小的面积（ 约几十平方毫米） 内将千瓦级的热带走， 其散 热 系 统 的 设 计 也 十 分 困 难。 德 国 Trumpf － Laser 公司采用多通耦合单个 Yb： YAG 薄片获得 5. 3kW 的激 光 连 续 输 出［9］， 电 光 转 换 效 率 达 到 65% 。该公司 基 于 此 技 术 开 发 出 的 TruDisk 系 列 激光焊接和切割系统目前已广泛应用于汽车车身 制造等领域。
1 激光焊接技术的发展
由于焊接工艺本身对激光束的功率要求较高，
激光发 明 初 期 并 不 能 满 足 焊 接 加 工 的 功 率 要 求。 为此，各国学者在提高激光功率方面做了大量的 研究工作，直到 20 世纪 70 年代之前，关于提高激 光焊接功率的研究重点仍主要集中在脉冲激光焊 接方面。早期的脉冲激光焊接主要是采用红宝石 作为激光的增益介质，这种激光器虽然能获得较 高的瞬时 脉 冲 能 量，但 其 平 均 输 出 功 率 却 很 低。 Nd： YAG 激光器的发明提高了脉冲激光焊接的平 均功率，因此很快成为了点焊和缝焊的能量供给 设备。1971 年 以 后，随 着 高 功 率 （ 千 瓦 级） 连 续 CO2 气体激光器焊接试验的成功［1 － 5］，激光焊接技 术的研 究 和 应 用 取 得 了 突 破 性 的 进 展。1983 年， 德国 Ｒofin 公 司 的 第 一 台 CO2 激 光 器 交 付 使 用， 1995 年成功研制出第一台扩散冷却式 CO2 板条激 光器，冷却条件的改善使 CO2 激光器的功率进一
WANG Jing* ， WANG Junheng， LIN Jiu， WANG Ｒonggui
( Central Ｒesearch Academy of DEC， 611731， Chengdu， China)
Abstract: This paper introduces the course of development and state－of－art of the laser welding teohnology． Compared with traditional arc welding and electronic beam welding， the paper sums up the advantages and disadvantages of laser welding， followed by disscussions on research progress and application of the same． The authors believe that the laser welding technology will play a crucial role in the materials engineering in the future thanks to its technical superiority that is being developed rapidly． Key words: laser welding; high power laser; laser and arc hybrid techniques; dual focus laser welding
然而，CO2 激光的波长约为 10. 6μm，制造业 中广泛使用的各种金属材料对该波长激光的吸收 率很低，固态激光器产生的波长为 1. 06μm 的激光 更易被金属材料吸收。人们在对提高固态激光器 功率的研究中逐渐发现，固体增益介质在激光产 生过程中由于受热不均而形成的热透镜效应是限 制固态激光器连续波形下输出功率和光束质量的 主要原因，通过对增益介质的高效冷却可以减弱 热透镜效应，提高固态激光器连续波形下的输出 功率和光束质量，高功率连续固态激光焊接技术 由此问世。M. J. Cieslak 等人对固态激光脉冲焊接 和连续焊接的工艺性能进行了研究，结果表明脉 冲激光焊接很容易在焊缝处形成热裂纹，而连续 波形下的激光焊接几乎没有热裂纹产生［7］。
图 3 IPG 公司多单管耦合模块结构示意图
图 4 4kW 光纤激光焊接 8mm 碳钢焊缝横截面［12］
2 激光焊接技术的工艺特点
2. 1 技术优势 与传统 的 焊 接 工 艺 相 比， 激 光 焊 接 最 突 出 的
特点就是 功 率 密 度 高，热 输 入 小 且 集 中 的 特 点， 这使得焊接过程中被焊金属熔化很快，焊接部位 的热变形和热影响区很小，有利于提高焊接速度， 实现焊接性能较差的金属（ 如钛合金等） 以及非金 属材料（ 如石英） 的焊接，甚至完成异种材料之间 的焊接。焊后高的冷却速度易于实现焊缝组织的 细化，有利于 提 高 焊 缝 的 力 学 性 能。 激 光 深 熔 焊 工艺中 匙 孔 的 形 成 提 高 了 熔 池 内 的 激 光 吸 收 率，
收稿日期： 2013 － 08 － 18 作者简介： 王晶（ 1982 －） ，男，2011 年毕业于清华大学材料加工工程专业，工学博士。现在东方电气集团中央研究院从事储能电池激光焊接封
装工艺研究。
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2 0 13. 12 . 25 第２７卷Ｖ ｏ ｌ．２７总第１０８期
步提高。在大厚度不锈钢板上进行的 CO2 激光焊 接试验结果表明，高功率激光焊接可形成熔透焊 缝，并证实了 匙 孔 效 应 的 存 在。 这 一 结 果 否 定 了 Ｒeady 在早期激光脉冲焊时提出的激光焊接不能形 成小孔效 应 并 实 现 熔 透 焊 接 的 论 断［6］， 证 明 高 功 率激光焊接具有接近电子束焊接水平的巨大潜能。
激光是由光信号在受激辐射过程中被放大而 产生的，最早于 1960 年由美国的 C. H. Townes 和 T. H. Maiman 等科学家开发出来。此后，在各国科 学家的不懈努力下，激光的功率和光束质量不断 提高，促使激光加工技术最终与电子束加工和等 离子弧加工并称为 21 世纪最具发展前景及最有效 的材料加工 技 术。 其 中， 激 光 焊 接 技 术 作 为 激 光 在材料加工方面的主要应用之一，被广泛用于航 空航天、武 器 制 造、 船 舶 制 造、 汽 车 制 造、 压 力 容器等领域。本文通过对前人研究工作的归纳和 总结，对激光 器 及 其 焊 接 技 术 的 发 展 历 史、 工 艺 特点及研究现状进行了论述。
激光焊 接 在 具 有 以 上 优 势 的 同 时， 其 自 身 的 工艺特征也导致激光焊接工艺面临以下问题：
（ 1） 焊接材料对于激光的吸收率存在着很大 的差别。譬如，大 多 数 金 属 材 料 对 光 纤 激 光 器 和 YAG 激光器产生的波长约 1μm 激光有更好的吸收 率，而半导体材料则对 CO2 激光器产生的 10. 6μm 的激光吸收 更 好。 在 金 属 材 料 中， 铝 合 金 和 钢 铁 材料对于波长约 1μm 激光的吸收率也有很大差别 （ 如图 5 所示） 。这就导致在采用激光这种热源焊 接不同材料时，需要考虑到材料对激光的吸收率 问题，针对不同材料选择不同波长的激光进行焊 接，并分别制定不同的焊前表面处理以提高被焊 材料对激光的吸收效率。
2 0 13. 12 . 25 第２７卷Ｖ ｏ ｌ．２７总第１０８期
激光焊接技术的发展及研究现状
王 晶 王俊恒 林 久 王荣贵
东方电气集团中央研究院，成都 611731
摘 要： 结合激光器的技术革新介绍了激光焊接技术的发展历程，对比传统焊接工艺及电子束焊接工艺论述了激光焊接技
术的技术优势及其存在的问题，最后讨论了激光焊接技术的应用与研究现状。激光焊接工艺的技术优势和飞速发展将使其
有利于获得深宽比接近电子束焊接工艺的焊缝。 而与同样具有高能量密度的电子束焊接工艺
相比，激光焊接又无需真空环境，没有 X 射线产 生，只在保护气氛下就可施焊并获得质量良好的 焊缝结构，因而节省了庞大的真空室结构设计及 其抽真空过程，也不需要 X 射线的屏蔽结构。在 焊接磁性材料时，激光焊接没有电子束焊接束流 受残余磁场影响发生跑偏的问题。已有实验结果 表明，在光束 质 量 优 良 的 情 况 下， 稳 定 的 激 光 深 熔焊工艺同样可以实现接近电子束焊缝的深宽比， 实现单面焊接双面成形。
图 1 棒状和薄片增益介质在横截面上的温度分布
1988 年 Snitzer 等［10］ 提 出 双 包 层 光 纤 技 术 以 后，一种采用 掺 杂 光 纤 作 为 增 益 介 质， 以 光 纤 光 栅、光纤环形镜或光纤断面直接构成谐振腔的光 纤激光器随之诞生。双包层光纤技术以及光纤熔 接技术的成功应用使新一代的光纤激光器实现了从 增益介质、谐振腔到激光传导的全光封装结构（ 图 2） ，消除了界面处的光耦合损耗，提高了激光器的 电光 转 换 效 率。在 此 基 础 上，美 国 IPG Photonics 公司成功研制出多单管耦合模块结构（ 图 3） ，大大
图 2 IPG 公司光纤激光器全光封装结构图
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提高了散热模块的效率，促使光纤激光器的功率 迅速由几百 毫 瓦 提 高 至 千 瓦 级 水 平［11］。2009 年， 德国弗劳恩霍夫材料与束流技术研究所（ Fraunhofer IWS） 成功研制了最大输出功率为 5kW 的单模光纤 激光 器，输 出 光 纤 的 芯 径 为 30μm、光 束 质 量 为 0. 5mm·mrad［12］。同年，美国 IPG Photonics 也成 功研制出最大输出功率为 10kW 的单模光纤激光 器，在 1. 07μm 的波长下通过一根光纤实现 9. 6kW
的单模输 出 功 率，并 拥 有 完 美 的 高 斯 光 束 质 量。 在光纤激光器与相同功率的薄片激光器焊接低碳 钢的对比试验中，具有更好光束质量的光纤激光 焊接可以获得更大的焊缝熔深［12］。Fraunhofer IWS 采用 4kW 单模光纤激光焊接 8mm 碳钢焊缝的试验 结果表明，高功率光纤激光焊接接头的深度和焊 接速率已经可以和电子束焊接相媲美（ 图 4） 。 ［12］