自從20世紀(jì)60年代美國(guó)采用紅寶石激光器在鉆石上打孔以來(lái)，激光加工技

術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已成為工業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)常用技術(shù)。在今天，幾乎所有的

重要工業(yè)部門都心朋了激光器。在國(guó)際范圍內(nèi)比較，激光加1二的應(yīng)用在各個(gè)地區(qū)

的各個(gè)行業(yè)有所不同：在美國(guó)，激光加工主要應(yīng)用于汽車業(yè)和金屬加工業(yè)；在亞

洲，電氣工業(yè)和半導(dǎo)體工業(yè)則是激光器供應(yīng)商的較大客戶；在歐洲，金屬加上業(yè)

和汽車業(yè)中的激光加j二應(yīng)用較多，而在半導(dǎo)體I：業(yè)則相對(duì)較少。另外，在歐洲，

激光器在其他行業(yè)，如塑料加工業(yè)中也有J“泛的應(yīng)用。

    圖1-1給出了各種激光加工方法在重要工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用比例。

    激光材料加丁按其加上方法可分為切割、焊接、熱處理及表面處理、雕刻、

打孔、刻蝕以及激光成形和激光快速成形等。

    汽車行業(yè)不僅是激光加j二較重要的應(yīng)用部門，而且在某種程度上說(shuō)，也是引

入新型激光器和加工方法的開創(chuàng)者。從圖1—2中小轎車的生產(chǎn)工藝可以看出，激

光加工方法在很大范圍內(nèi)得到了成功應(yīng)用。

    汽車上業(yè)中，激光技術(shù)主要用于車身拼焊、焊接和零件焊接。激光拼焊是在

車身設(shè)計(jì)制造中，根據(jù)車身不同的設(shè)計(jì)和性能要求，選擇不同規(guī)格的鋼板，通過(guò)

激光裁剪和拼裝技術(shù)完成車身某一部位的制造，例如，前擋風(fēng)玻璃框架、車門內(nèi)

板、車身底板、中立柱等。激光拼焊具有減少零件和模具數(shù)縫、減少點(diǎn)焊數(shù)目、

優(yōu)化材料用量、減小零件質(zhì)量、降低成本和提高尺寸精度等好處，目前已經(jīng)被許

多大汽車制造商和配件供應(yīng)商所采用，激光焊接主要用于車身框架結(jié)構(gòu)的焊接。

例如，頂蓋與側(cè)面車身的焊接，傳統(tǒng)焊接方法的電阻點(diǎn)焊已經(jīng)逐漸被激光焊接所

代替。用激光焊接技術(shù)，工件連接之間的接合面寬度可以減少，既降低了板材使

用量，也提高了車體的剛度。激光焊接零部件，零件焊接部位幾乎沒(méi)有變形，焊

接速度快，而且不需要焊后熱處理，目前激光焊接零部件已經(jīng)廣泛采用，常見于

變速器齒輪、氣門挺桿、車門鉸鏈等。

    工業(yè)激光器作為一種高效可靠的生產(chǎn)工具已被廣泛接受，激光焊接作為一種

重要的激光加工技術(shù)得到了日益廣泛的應(yīng)用和不斷的開發(fā)與研究。隨著工業(yè)激光

器的出現(xiàn)，在某些領(lǐng)域中，激光焊接已經(jīng)成了一些傳統(tǒng)的焊接方法的替代技術(shù)

（如電阻點(diǎn)焊和電弧焊）．這是因?yàn)榧す夂附泳哂衅洫?dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

    (1)熱輸入量小、深寬比大，因此熱影響區(qū)小，工件收縮和變形較小；

    (2)焊接具有連續(xù)性和可重復(fù)性；

    (3)焊道窄且表面質(zhì)量好，焊縫強(qiáng)度高（剛度增加同時(shí)焊縫尺寸減小，與不

連續(xù)電阻點(diǎn)焊相比較具有較高的靜載強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度）；

    (4)對(duì)于準(zhǔn)確定位的焊縫易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；

    (5)可實(shí)現(xiàn)異種材料的焊接；

    (6)激光束控制（包括分時(shí)控制）比較靈活，柔性大，能夠焊接其他焊接方

法難以達(dá)到的位置；

    (7)焊接速度通常比其他焊接工藝快；

(8)某些情況下可減少后處理工序（如焊縫的清理）。

  與此同時(shí)，激光焊接也存在一定的缺點(diǎn)：

  (1)焊接淬硬性材料時(shí)易形成硬脆接頭；

  (2)合金元素的蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)氣孔和咬邊；

  (3)相對(duì)于其他焊接工藝成本較高；

  (4)對(duì)工件的裝配、夾持及激光束的精確調(diào)整要求相對(duì)較高。

  激光焊接的上述特點(diǎn)，使得激光焊接方法的選擇和焊接結(jié)果的預(yù)測(cè)比較復(fù)

雜。事實(shí)上，成功地進(jìn)行激光焊接需要考慮三方面的因素，即激光參數(shù)、焊接工

藝要求和相關(guān)工序。

    由上述可知，激光焊接具有與傳統(tǒng)焊接方法不同的特點(diǎn)，表1-1列出了激光

焊接與傳統(tǒng)焊接方法的焊接性能特點(diǎn)比較。

表1·1激光焊接和傳統(tǒng)焊接工藝的比較

性能特點(diǎn)激光焊  電子束焊  電阻點(diǎn)焊    鎢極氫弧焊    摩擦焊  電容放電焊接

焊接質(zhì)量    極好    極好    較好    好    好    極好

焊接速度    高    高    中等    中等    中等    很高

熱輸入量    低    低    中等    很高    中等    低

焊接接頭裝配要求    高    高    低    低    中等    高

熔深    大    大    小    中等    大    小

焊接異種材料的范圍    寬    寬    窄    窄    寬    寬

焊件幾何尺寸的范圍    寬    中等    寬    寬    窄    窄

可控性    很好    好    較好    較好    中等    中等

自動(dòng)化程度    極好    中等    極好    較好    好    好

初始成本    高    高    低    低    中等    高

操作和維護(hù)成本    中等    高    中等    低    低    中等

加工成本    高    很高    中等    中等    低    很高

    從表1-1中可見，激光焊接的有力競(jìng)爭(zhēng)者是電子束焊接。圖1-3為這兩種焊

接方法的焊接功率和熔深的關(guān)系。當(dāng)功率為lkW時(shí)，兩者的熔深大致相等，而

當(dāng)功率大、焊接速度快時(shí)，則電子束焊接比激光焊接能夠獲得更大的熔深。很顯

然，電子柬焊對(duì)于厚板焊接更為有利。

    但相對(duì)電子束來(lái)說(shuō)，激光焊有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)：完全不需要真空室。電子束

焊雖然也有非真空室的，但有減小熔深及需要放射線防護(hù)等多方面的問(wèn)題，因而

幾乎沒(méi)有使用。激光焊不需要真空室，這樣工件的尺寸、形狀等可以不受限制并

可實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。

    近年來(lái)，激光器的開發(fā)研究取得了較大進(jìn)展，多種新型激光器陸續(xù)在工業(yè)生

產(chǎn)中出現(xiàn)，如直流板條式002激光器、二極管泵浦YAG激光器、大功率半導(dǎo)體

激光器、光纖激光器等。而且激光器的功率等級(jí)也越來(lái)越大，45 kW的002激

光器、5 kW的Nd：YAG激光器已上市。隨著這些大功率激光器產(chǎn)品化，激光焊

的應(yīng)用范圍逐漸在各工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展?，F(xiàn)代激光焊接技術(shù)開始向大厚板、高適應(yīng)

性、高效率和低成本的方向發(fā)展。隨著新材料、新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，激光焊接技術(shù)將

逐步替代一些傳統(tǒng)的焊接工藝，而在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位。