焊接是工業(yè)界用來(lái)連接材料的一種工藝技術(shù)。隨著現(xiàn)代焊接工業(yè)的發(fā)展，材料工程中對(duì)材料連接的連續(xù)性、結(jié)構(gòu)的整體性以及顯微組織的要求越來(lái)越高。如今，激光焊接技術(shù)比以往任何時(shí)候都變得更加重要，這是因?yàn)楹附右子诳刂疲梢蕴岣咴O(shè)計(jì)的靈活性，從而使得蘭州激光焊接技術(shù)可以利用一臺(tái)激光器來(lái)完成多項(xiàng)任務(wù)。激光焊接可以采用光纖傳輸也將激光焊接技術(shù)的應(yīng)用帶入一個(gè)新紀(jì)元。這是因?yàn)楣饫w傳輸可以使得焊接幾乎可以在任何位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使在激光頭不能到達(dá)的時(shí)候依然可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程焊接。此外，激光焊接同機(jī)器人相結(jié)合，減少了人工的應(yīng)用，可以完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和系統(tǒng)總成控制。激光焊接的理論研究和應(yīng)用開始于1962年，從此以后，激光焊接的應(yīng)用開始迅速的發(fā)展，并成為一種新穎的焊接技術(shù)而得到人們的接受和應(yīng)用。如今，隨著激光設(shè)備價(jià)格的下降和性能的提升，激光在工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。

激光與材料的相互作用

由于激光具有單色性、相干性、定向傳輸和能量密度高等的性質(zhì)，激光焊接的應(yīng)用同其他連接技術(shù)相比，得到了廣泛的應(yīng)用。激光聚焦的能量同電子束一樣，具有高能量密度。但卻又不同于電子束，因激光焊接可以在真空中進(jìn)行，而電子束卻不行。而且，激光焊接時(shí)的能量傳輸是可控的、可調(diào)制的，從而使得即使是一臺(tái)激光器也可以實(shí)現(xiàn)多種用途。激光的用途非常廣泛，以材料的激光加工為例，可以實(shí)現(xiàn)熱處理、焊接、材料去除、合金化、熔覆、切割、鉆孔等，如圖1 所示。

圖1 材料的激光加工時(shí)激光可以實(shí)現(xiàn)的功能

甘肅激光焊接工藝

焊接是機(jī)械制造工業(yè)中進(jìn)行制造生產(chǎn)的重要過(guò)程。但是，在傳統(tǒng)焊接工藝中，對(duì)出現(xiàn)的裂紋、夾渣、未熔合、未穿透、不可接受的焊接形狀、弧燒傷、飛濺、不理想的冶金變化、過(guò)度的變形和熱誘導(dǎo)應(yīng)力等進(jìn)行盡可能的降低和預(yù)防。而采用激光來(lái)進(jìn)行焊接時(shí)，由于具有低的熱輸入、小的熱影響區(qū)、無(wú)需去瘤去渣、低的焊接變形、高的焊接速度、機(jī)械造成的材料損傷和工裝損傷、對(duì)震動(dòng)和沖擊的抗力大、對(duì)熱敏感材料的損傷少，可靠性高等而成為非常有競(jìng)爭(zhēng)力的焊接技術(shù)。

另外一方面，焊接的生態(tài)環(huán)境復(fù)合環(huán)境保護(hù)和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，即復(fù)合ISO 9000， ISO14001和ISO18001等。但是傳統(tǒng)的焊接技術(shù)，如FCAW、SAW、SMAW、GMAW在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生CO2、CO、NOx、O3以及有害的金屬蒸汽，如Mg、Ni、Cr、Co、Pb等。由于焊接工業(yè)的迅速發(fā)展，焊接造成的污染以及氣體粒子越來(lái)越多，而且這些粒子的顆粒又比較小，很容易被人體吸收。然而，這一狀況的存在對(duì)環(huán)境非常有害，且對(duì)焊接工人的審題也造成巨大的危害。

為了減少CO2的排放和石油化石能源的過(guò)度消耗以及保護(hù)環(huán)境和操作人員的身體健康，越來(lái)越多的更高性能的材料被開發(fā)出來(lái)并得到應(yīng)用。如不銹鋼的應(yīng)用、復(fù)合材料、超高強(qiáng)度鋼、鈦合金、鎂合金、鋁合金和高耐磨材料等，在應(yīng)用時(shí)暨考慮到了環(huán)境友好的需要，也考慮到如何焊接的問(wèn)題。電子束焊接、攪拌摩擦焊和超聲波焊接均屬于環(huán)境友好類型的焊接技術(shù)，這是因?yàn)樗麄兊呐欧艓缀鯙榱?。前提是只需要按照操作?guī)范來(lái)執(zhí)行就行。激光焊接也是一種環(huán)境友好型的生產(chǎn)工藝，其排放也幾乎為零。這是因?yàn)樵诂F(xiàn)代焊接工業(yè)中已經(jīng)有有效的過(guò)濾系統(tǒng)來(lái)排煙和排塵過(guò)濾。

由于激光光源可以靈活的進(jìn)行分光、調(diào)制、整形等，使得同一光源可以實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。尤其是通過(guò)光纖傳輸這一特點(diǎn)將激光焊接的應(yīng)用帶入一個(gè)新的歷史高度。這可以實(shí)現(xiàn)全位置的激光焊接，即使是激光頭不能到達(dá)的位置也有可能通過(guò)遠(yuǎn)程焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，激光焊接與機(jī)器人的結(jié)合，減少了人力的應(yīng)用，同時(shí)還易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和系統(tǒng)操作。在加上激光設(shè)備成本的不斷降低，激光焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍和焊接能力也得到迅速的增加。

激光焊接的優(yōu)點(diǎn)

激光焊接有許多優(yōu)點(diǎn)，從而使得該技術(shù)成為替代傳統(tǒng)焊接競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)替代技術(shù)。

自愈合（無(wú)需焊料）的焊接技術(shù)

激光焊接技術(shù)的眾多優(yōu)點(diǎn)之中，可以不使用填料就可以進(jìn)行焊接是其中之一。如果裝配和對(duì)接位置的話，可以實(shí)現(xiàn)焊接和定位焊接。同時(shí)激光焊接是非接觸焊接，從而不會(huì)受到被焊接材料導(dǎo)電性和磁性的影響。同時(shí)，自愈合（無(wú)需填料）焊接還可以排除焊瘤焊渣的不利影響，同時(shí)不受焊縫寬度和焊縫深度的限制。單道就可完成焊接，在傳統(tǒng)焊接的時(shí)候，需要多道多層才能完成。同時(shí)激光焊接后的材料機(jī)械強(qiáng)度高、對(duì)震動(dòng)和沖擊的抗力大，同時(shí)引起的熱變形比較小，增減了激光焊接結(jié)構(gòu)（產(chǎn)品）的穩(wěn)定可靠性。然而，在有些場(chǎng)合也是可以使用填料進(jìn)行焊接的。

可焊接大厚度的材料

激光焊接可以在不使用填充材料的條件下一次穿透焊接50mm的深度（2016年的數(shù)據(jù)），一般來(lái)說(shuō)，20mm的板可以采用2萬(wàn)瓦的激光器輕易實(shí)現(xiàn)焊接。另一方面，如果采用多道焊接和添加填料焊接的話，則焊接深度就沒有限制。一般來(lái)說(shuō)，可焊接的厚度不僅同材料特性相關(guān)，還同激光功率相關(guān)，如下圖所示為激光焊接參數(shù)的特征描述及其所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

圖2 激光焊接時(shí)的參數(shù)及其帶來(lái)的效果

異種材料焊接

在工程實(shí)踐中，不管從技術(shù)角度還是從經(jīng)濟(jì)角度，異種材料的焊接是不