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【摘 要】 在激光制造技术中，激光焊接技术发展最快。被广泛应用在汽车工业、医学机械、装备生产制造、航天航空等领域，本文主要研究以激光焊接技术为基础，综合阐述激光焊接技术发展方向，以及与非金属材料发展。
【关键词】 激光焊接技术；焊接方向；激光加工技术
激光全称是激光发射产生的放大辐射，可通过人工增加浮动频率，属于电磁波技术，其产生基本条件是有激光介质、泵浦原、谐振腔等，亮度性高、方向性强、有较好的单色性是激光的特点。目前，激光技工生产技术中广泛应用激光焊接技术，与传统焊接技术工艺相比较，其焊接质量和效率更高，并且有很好的发展空间，将会在技术发展进程中完全取代传统焊接技术。
1.国内激光焊接技术研究现状
国内激光焊接技术发展以kW级CO2激光设备、1kW下固体YAG激光设备为主，技术研究集中于离子型体形成作用机理、检测技术、特性分析、激光堆焊、深熔激光焊接、水下激光焊接、铝合金激光焊接技术等方面。
碳钢或高强度合金强化钢，在冷却或快速加热工业环境下，焊接接头硬度都会高于母材本身、噪声焊接、接头裂纹，并且激光二次热度的产生会使HAZ形成强软化区。说明我国在高强度激光焊接钢材料接性需要进一步研究，从实践中获得更多准确、真实、代表性数据，结合理论发展激光焊接技术。
2.激光焊接技术机理
激光焊接技术属于熔焊范畴，焊接热源是激光束，其原理如下：按照工业技术方法激活活性介质，通过谐振腔往返振荡作用，转变成受辐射光束物质，工件开始接触光束后，能量几乎被完全吸收，达到材料熔点范围内，方可进行焊接技术。
根据焊接熔池形成机理划分焊接激光技术，其包含两种机理：一种是深熔（或小孔）焊接技术，另一种是热传导焊接技术。深熔焊接通过汽化材料，伴随着大热量形成等离子体，熔池前并出现小孔。而热传导焊接技术产生热量可以借助于热传递将其扩散到工件内部，融化焊接表面，很少出现汽化，一般用于低速薄壁构件焊接中。
2.1深熔焊接技术机理
超过106W/cm2激光功率密度照射到金属表面上，金属材料表面在短时间内形成加热区，加热区范围内金属材料瞬间熔化和汽化，形成金属液体和蒸汽，由于汽态金属材料会形成高蒸汽压，可以抵抗液态形式下的金属表面张力，将熔化化金属向四周空间扩散，逐渐形成小孔。金属蒸汽形成的同时，小孔内部与工件位置会积攒等离子体，等离子体云作为一种“屏障”会阻碍激光穿过。小孔经过激光束的多重反射，吸收全部激光能量后，小孔深度加深，等到液态金属表面张力、金属蒸汽压力与重力平衡后小孔深度逐渐稳定，即小孔效应。
以相对速度移动进行的激光束，会在小孔前方不断进行熔化与汽化，小孔内部注满液态金属后，形成固体焊接的机理，称为深熔焊，属于激光焊接技术的常用模式。深熔焊激光材料吸收激光束效果完全取决于等离子体和小孔效应，一般情况下，工件表面等离子云将一部分激光吸收后，降低了激光有效能量，使得激光束畸变形成焦光斑扩散现象，从而扩大了熔化区，在激光焊接过程中，等离子体云会产生一定伤害。所以最采用一定预防性措施，避免或降低这种焊接伤害：利用保护气体将工件作用点反冲产生的金属蒸汽、激光吹散；利用保护气体阻碍金属进行蒸汽电离反应，以及等离子云形成。
2.2热传导激光焊接机理
不超过105W/cm2激光功率密度，当金属表面温度达到熔点与沸点之间时，金属物质会瞬间融化，并通过热传导将热能传输到金属内部，逐渐扩大熔池，经过冷却凝固形成焊缝（形状类似椭球形）与焊点。金属材料和激光相互作用会吸收金属反射量，激光吸收率明显降低，与此同时激光斑功率密度随着蒸汽压也逐渐降低，不能形成小孔效应。所以，热传导激光焊接技术熔深浅，反应速度慢。
3.激光焊接基本特点
激光焊接技术通过脉冲激光到连续焊接，从低功率焊接到高功率焊接，从薄板焊接到厚板焊接，低速焊接过度到高速焊接过程。相比与传统焊接技术，其表现的基本特点如下：
第一，激光焊接技术熔深大、速度快，能量密度较大，可以在焊接过程中使金属产生匙孔，激光能量穿过小孔后进一步传导到工件焊接，其横向传导效果不佳。所以，激光焊接能量集中，焊接速度快，熔深大。
第二，激光热影响区域范围小、热输入量小，产生的焊接变形不明显。正是由于激光焊接技术功率密度高，因此在小热量输入情况下，就可以完成基本焊接，热影响区与焊接变形都不明显。
第三，激光焊接技术可在特殊条件或室温条件下完成。激光焊接技术在某种气体环境、真空和空气条件下都能完成焊接技术，并借助于玻璃或透明材料物质进行激光焊接。
第四，激光焊接缝力学性能高于母材，并能够焊接高等材料、同种、异种金属，例如：激光焊机可以完成高熔点金属或者是非金属材料（例如陶瓷等）。激光焊接强度、焊接表面状态都比较良好，省去焊接后期清理工作。
第五，激光焊接与接触性焊接技术工艺相比，属于非基础性焊接加工技术，不存在工具磨损和无电极、环境污染、加工噪声等问题。
第六，焊接系统柔性化强度高。激光焊接技术与机器人、CAD/CAM组成式焊接系统，可以完成多种功能激光加工，便于自动化作业。
4.激光焊接技术分类
4.1金属材料的激光焊接技术
激光焊接金属材料属于早期焊接工艺。其主要包括钢制、镁合金、合金材料，并逐渐向新型材料发展。例如：金属镁材料密度只有铝材2/3、钢材1/4。镁合金材料作为金属材料研究热点，其热导性、可切削性、比强度和比刚度性能都非常好，但其焊接性能较差。所以，一般采用激光焊接技术对镁合金焊接，具有热输入低、焊接快、变形小等特点。传统TIG/MIG焊接技术对铝合金材料进行焊接，由于高集中热量于焊接某一位置，使得铝合金材料变形严重，接头质量低、效率慢、焊接速度慢，并需要后期维修矫正。而采用激光焊接技术，可以在小区域内完成高度集中焊接，其具有功率密度高、接头质量高和热影响区作用小等优势。
4.2非金属材料的激光焊接技术
采用透射焊接对非金属材料（包括有机玻璃、塑料）进行焊接（如下图），由于激光作用会在塑料表面形成大量热量，使塑料发生软化甚至熔化，分离后重新粘结。塑料件激光焊接可以充分融合复杂结构集合体，质量可靠性高、焊接速度快。因此，在高精密塑料加工中，激光焊接技术有很高應用价值，尤其是透视焊接应用，可以完成航天、汽车等工业塑料件焊接。
5.结束语
本文主要对焊接应用现状、技术机理、基本特点和分类进行简单阐述，作为一种新型焊接工艺技术，激光焊接技术速度快、能量密度高、穿通性强、精度高等应用价值，提高加工生产效率与质量，使得在制造加工业、金属制造业、离子电池制造等领域发挥出极高作用，其在材料加工行业有很好的发展前景。
参考文献：
[1]郑喜军.激光焊接技术综述[J].河南科技.2013（04-05）.
[2]张文毓.激光焊接技术的研究现状与应用[J].新技术新工艺.2009（01-25）.
[3]卢艳.激光焊接技术综述[A].2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集.2010（05-28）.
【关键词】 激光焊接技术；焊接方向；激光加工技术
激光全称是激光发射产生的放大辐射，可通过人工增加浮动频率，属于电磁波技术，其产生基本条件是有激光介质、泵浦原、谐振腔等，亮度性高、方向性强、有较好的单色性是激光的特点。目前，激光技工生产技术中广泛应用激光焊接技术，与传统焊接技术工艺相比较，其焊接质量和效率更高，并且有很好的发展空间，将会在技术发展进程中完全取代传统焊接技术。
1.国内激光焊接技术研究现状
国内激光焊接技术发展以kW级CO2激光设备、1kW下固体YAG激光设备为主，技术研究集中于离子型体形成作用机理、检测技术、特性分析、激光堆焊、深熔激光焊接、水下激光焊接、铝合金激光焊接技术等方面。
碳钢或高强度合金强化钢，在冷却或快速加热工业环境下，焊接接头硬度都会高于母材本身、噪声焊接、接头裂纹，并且激光二次热度的产生会使HAZ形成强软化区。说明我国在高强度激光焊接钢材料接性需要进一步研究，从实践中获得更多准确、真实、代表性数据，结合理论发展激光焊接技术。
2.激光焊接技术机理
激光焊接技术属于熔焊范畴，焊接热源是激光束，其原理如下：按照工业技术方法激活活性介质，通过谐振腔往返振荡作用，转变成受辐射光束物质，工件开始接触光束后，能量几乎被完全吸收，达到材料熔点范围内，方可进行焊接技术。
根据焊接熔池形成机理划分焊接激光技术，其包含两种机理：一种是深熔（或小孔）焊接技术，另一种是热传导焊接技术。深熔焊接通过汽化材料，伴随着大热量形成等离子体，熔池前并出现小孔。而热传导焊接技术产生热量可以借助于热传递将其扩散到工件内部，融化焊接表面，很少出现汽化，一般用于低速薄壁构件焊接中。
2.1深熔焊接技术机理
超过106W/cm2激光功率密度照射到金属表面上，金属材料表面在短时间内形成加热区，加热区范围内金属材料瞬间熔化和汽化，形成金属液体和蒸汽，由于汽态金属材料会形成高蒸汽压，可以抵抗液态形式下的金属表面张力，将熔化化金属向四周空间扩散，逐渐形成小孔。金属蒸汽形成的同时，小孔内部与工件位置会积攒等离子体，等离子体云作为一种“屏障”会阻碍激光穿过。小孔经过激光束的多重反射，吸收全部激光能量后，小孔深度加深，等到液态金属表面张力、金属蒸汽压力与重力平衡后小孔深度逐渐稳定，即小孔效应。
以相对速度移动进行的激光束，会在小孔前方不断进行熔化与汽化，小孔内部注满液态金属后，形成固体焊接的机理，称为深熔焊，属于激光焊接技术的常用模式。深熔焊激光材料吸收激光束效果完全取决于等离子体和小孔效应，一般情况下，工件表面等离子云将一部分激光吸收后，降低了激光有效能量，使得激光束畸变形成焦光斑扩散现象，从而扩大了熔化区，在激光焊接过程中，等离子体云会产生一定伤害。所以最采用一定预防性措施，避免或降低这种焊接伤害：利用保护气体将工件作用点反冲产生的金属蒸汽、激光吹散；利用保护气体阻碍金属进行蒸汽电离反应，以及等离子云形成。
2.2热传导激光焊接机理
不超过105W/cm2激光功率密度，当金属表面温度达到熔点与沸点之间时，金属物质会瞬间融化，并通过热传导将热能传输到金属内部，逐渐扩大熔池，经过冷却凝固形成焊缝（形状类似椭球形）与焊点。金属材料和激光相互作用会吸收金属反射量，激光吸收率明显降低，与此同时激光斑功率密度随着蒸汽压也逐渐降低，不能形成小孔效应。所以，热传导激光焊接技术熔深浅，反应速度慢。
3.激光焊接基本特点
激光焊接技术通过脉冲激光到连续焊接，从低功率焊接到高功率焊接，从薄板焊接到厚板焊接，低速焊接过度到高速焊接过程。相比与传统焊接技术，其表现的基本特点如下：
第一，激光焊接技术熔深大、速度快，能量密度较大，可以在焊接过程中使金属产生匙孔，激光能量穿过小孔后进一步传导到工件焊接，其横向传导效果不佳。所以，激光焊接能量集中，焊接速度快，熔深大。
第二，激光热影响区域范围小、热输入量小，产生的焊接变形不明显。正是由于激光焊接技术功率密度高，因此在小热量输入情况下，就可以完成基本焊接，热影响区与焊接变形都不明显。
第三，激光焊接技术可在特殊条件或室温条件下完成。激光焊接技术在某种气体环境、真空和空气条件下都能完成焊接技术，并借助于玻璃或透明材料物质进行激光焊接。
第四，激光焊接缝力学性能高于母材，并能够焊接高等材料、同种、异种金属，例如：激光焊机可以完成高熔点金属或者是非金属材料（例如陶瓷等）。激光焊接强度、焊接表面状态都比较良好，省去焊接后期清理工作。
第五，激光焊接与接触性焊接技术工艺相比，属于非基础性焊接加工技术，不存在工具磨损和无电极、环境污染、加工噪声等问题。
第六，焊接系统柔性化强度高。激光焊接技术与机器人、CAD/CAM组成式焊接系统，可以完成多种功能激光加工，便于自动化作业。
4.激光焊接技术分类
4.1金属材料的激光焊接技术
激光焊接金属材料属于早期焊接工艺。其主要包括钢制、镁合金、合金材料，并逐渐向新型材料发展。例如：金属镁材料密度只有铝材2/3、钢材1/4。镁合金材料作为金属材料研究热点，其热导性、可切削性、比强度和比刚度性能都非常好，但其焊接性能较差。所以，一般采用激光焊接技术对镁合金焊接，具有热输入低、焊接快、变形小等特点。传统TIG/MIG焊接技术对铝合金材料进行焊接，由于高集中热量于焊接某一位置，使得铝合金材料变形严重，接头质量低、效率慢、焊接速度慢，并需要后期维修矫正。而采用激光焊接技术，可以在小区域内完成高度集中焊接，其具有功率密度高、接头质量高和热影响区作用小等优势。
4.2非金属材料的激光焊接技术
采用透射焊接对非金属材料（包括有机玻璃、塑料）进行焊接（如下图），由于激光作用会在塑料表面形成大量热量，使塑料发生软化甚至熔化，分离后重新粘结。塑料件激光焊接可以充分融合复杂结构集合体，质量可靠性高、焊接速度快。因此，在高精密塑料加工中，激光焊接技术有很高應用价值，尤其是透视焊接应用，可以完成航天、汽车等工业塑料件焊接。
5.结束语
本文主要对焊接应用现状、技术机理、基本特点和分类进行简单阐述，作为一种新型焊接工艺技术，激光焊接技术速度快、能量密度高、穿通性强、精度高等应用价值，提高加工生产效率与质量，使得在制造加工业、金属制造业、离子电池制造等领域发挥出极高作用，其在材料加工行业有很好的发展前景。
参考文献：
[1]郑喜军.激光焊接技术综述[J].河南科技.2013（04-05）.
[2]张文毓.激光焊接技术的研究现状与应用[J].新技术新工艺.2009（01-25）.
[3]卢艳.激光焊接技术综述[A].2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集.2010（05-28）.