什么叫做激光焊接技术？
激光焊接技术是一种利用高能量密度的激光束作为热源，将金属或非金属材料连接起来的一种高精度、高速度、高质量的先进焊接方法。
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您可以把它想象成一个“用光做成的电焊枪”，但它比传统的电焊、氩弧焊等要精细、快速得多。
核心原理：激光是如何焊接的？
激光焊接的核心原理是“热传导焊接”或“深熔焊接”,这两种是应用最广泛的模式。
热传导焊接
这是最基础的激光焊接模式,类似于用一个放大镜聚焦太阳光点燃纸片。
- 过程：
- 能量吸收： 高功率的激光束照射到工件表面。
- 热量产生： 工件表面吸收激光能量，迅速产生热量,使表面温度升高到熔点。
- 熔池形成： 表面金属熔化，形成一个微小的熔融区域，即“熔池”。
- 热传导： 熔池的热量通过热传导向工件内部传递，使下一层的金属也达到熔点,从而形成焊缝。
- 特点：
- 焊缝较浅,宽而平。
- 激光功率相对较低。
- 焊接速度较慢。
- 热影响区较大。
深熔焊接
这是激光焊接中更强大、更常见的模式，也是激光焊接“威力”的体现。
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- 过程：
- 能量冲击： 当使用极高的功率密度（> 10⁶ W/cm²）时，激光束会在材料表面瞬间汽化，形成一个充满金属蒸汽的“小孔”或“匙孔”（Keyhole）。
- 小孔效应： 这个小孔像一面镜子，将激光束反复反射到孔壁上，使得孔壁也持续熔化，在小孔内部，金属蒸汽的压力与液态金属的表面张力达到一个动态平衡,使得这个小孔能够稳定地存在于熔融金属中。
- 焊缝形成： 激光束沿着焊接方向移动，这个稳定的小孔也随之移动，其后方的熔融金属迅速凝固,从而形成一条深而窄的焊缝。
- 特点：
- 焊缝深宽比大（即很深很窄）,热输入小。
- 焊接速度极快。
- 热影响区小,工件变形小。
- 可实现单道焊透厚板材料。
激光焊接系统的基本组成部分
一个完整的激光焊接系统通常包括：
- 激光器： 产生激光束的“心脏”，如光纤激光器、CO₂激光器、碟片激光器等。
- 光束传输与聚焦系统： 包括光纤、镜片、准直镜和聚焦镜等,负责将激光束精确地引导并聚焦到工件上。
- 工作台与夹具： 用于固定和移动工件,确保焊接位置的精确性。
- 数控系统： 整个系统的“大脑”，控制激光器的开关、功率、焊接速度以及工作台的运动轨迹。
- 辅助系统： 如保护气体系统（吹走熔池的金属氧化物，防止氧化）、冷却系统（冷却激光器）和安全防护系统（激光对人眼和皮肤有伤害）。
激光焊接技术的核心优势
与传统焊接方法相比,激光焊接有非常突出的优点：
- 高能量密度，焊接速度快： 激光能量高度集中，加热速度快,焊接效率远高于传统方法。
- 热影响区小，工件变形小： 因为焊接区域小，热量传递范围窄，所以工件因受热产生的变形和应力非常小,特别适合精密零部件。
- 焊缝深宽比大，焊接质量高： 形成的焊缝深而窄，焊缝平滑、均匀，气孔、裂纹等缺陷少,力学性能优良。
- 高精度，自动化程度高： 激光束可以通过光学系统精确控制，易于实现自动化、智能化生产，可与机器人手臂结合,完成复杂三维曲面的焊接。
- 适用范围广： 不仅可以焊接同种材料，还可以焊接异种材料（如铜与钢）；不仅能焊接金属，还能焊接塑料、陶瓷、玻璃等非金属材料。
- 非接触式加工： 激光焊接无需与工件接触，没有工具磨损问题,也适合焊接一些难以触及的部位。
激光焊接技术的缺点
它也有一定的局限性：
- 设备投资成本高： 激光焊接设备，特别是大功率激光器,初期投资非常昂贵。
- 对工件装配精度要求高： 由于光斑小，如果工件装配间隙过大，激光能量容易泄漏，导致焊接失败,因此要求工件有很高的配合精度。
- 对材料表面状态敏感： 工件表面的油污、锈迹、涂层等会影响激光的吸收效果，从而影响焊接质量,因此对工件表面清洁度要求较高。
- 需要高功率激光器才能焊接高反射材料： 像铜、金、银等高反射率材料，会反射掉大部分激光能量,需要更高功率的激光器才能实现有效焊接。
应用领域
由于其卓越的性能,激光焊接已成为许多高端制造业不可或缺的技术：
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- 汽车工业： 车身框架、齿轮、变速箱、安全气囊发生器、电池壳体（尤其是新能源汽车）的焊接。
- 航空航天： 飞机机身、发动机叶片、燃料箱等关键部件的焊接,对轻量化和可靠性要求极高。
- 电子工业： 手机、电脑等消费电子产品中精密元器件、电池、FPC（柔性电路板）的焊接。
- 医疗行业： 手术器械、心脏起搏器、人工关节等医疗设备的焊接,要求洁净和高精度。
- 能源行业： 锂电池的极耳焊接、太阳能电池板的焊接等。
激光焊接技术是一种利用高能激光束作为热源，实现材料连接的先进制造技术，它以高精度、高速度、高质量、低变形的显著优势，在众多高端制造领域取代或补充了传统焊接方法,是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。
