论激光焊接技术在薄板焊接上的应用

论激光焊接技术在薄板焊接上的应用

唐正

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摘要:随着制造业的不断发展，薄板焊接作为制造过程中非常重要的一环，对于产品的质量和结构性能有着直接影响。激光焊接技术作为一种高效、精准的焊接方法，在薄板焊接领域具有广泛的应用前景。通过激光能量的聚焦和控制，它能够实现精细焊接、微观连接以及多材料复合焊接，极大地推动了薄板焊接技术的发展，并在自动化生产及高效率方面展现出了巨大优势。

关键词：激光焊接技术；薄板焊接；应用

引言

激光焊接技术因其独特的特点和优势，如高能量密度、精细焊接能力以及多材料复合焊接的适应性，在薄板焊接领域得到了广泛的应用。随着制造业的不断进步和创新，激光焊接技术在薄板焊接中展现出了巨大的潜力和前景。

1.激光焊接优势与应用领域

激光焊接作为一种高精度、高效率的焊接技术，在工业制造领域具有诸多优势和广泛的应用。激光焊接具有热影响区小、变形小的特点，可实现对薄板以及高强度合金等材料的精确焊接，保证焊接接头的质量和稳定性。激光焊接过程无需接触，避免了传统焊接中可能出现的污染和损伤问题，有利于保持工件表面的光洁度和整体质量。此外，激光焊接还具有焊接速度快、自动化程度高、适应性强等优势，能够满足工业生产中对高效、精准焊接的需求。

在应用领域上，激光焊接技术被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子器件、医疗器械等领域。例如，在航空航天领域，激光焊接被用于制造飞机结构零部件、火箭发动机等应用，确保了零部件的高精度和轻量化要求；在汽车制造领域，激光焊接被广泛应用于车身焊接、零部件组装等环节，提高了汽车的整体质量和安全性；在电子器件生产中，激光焊接被用于微小器件的组装焊接，确保了电子产品的稳定性和性能；在医疗器械制造领域，激光焊接则被用于不锈钢、钛合金等材料的精确焊接，保证了器械的卫生性和安全性。

2.薄板焊接存在的问题与挑战

2.1热影响区控制困难

薄板一般指材料厚度在0.1mm至3mm之间，相较于厚板，薄板在焊接过程中容易受到热影响区的影响，进而产生变形、开裂等问题。由于薄板材料的热导率较高，热输入后很容易形成大范围的热影响区，导致焊接接头的变形以及焊缝成分和性能的改变。因此，薄板焊接过程中热影响区的控制显得尤为重要，需要针对不同材料和设计结构进行精细化调控，以避免变形和质量问题的发生。

2.2焊接残余应力难以消除

由于焊接过程中热量集中作用于薄板表面，导致焊接区域产生较大的残余应力。薄板材料的薄度使其更容易受到应力的影响，残余应力的存在可能引起焊接接头、母材或热影响区的变形和开裂，从而影响焊接接头的质量。此外，在薄板焊接后，残余应力也可能导致材料的疲劳性能下降，进而影响整个零部件的使用寿命和安全性。因此，解决薄板焊接中残余应力的问题，包括调整焊接工艺参数、选用合适的焊接方法以及后期热处理等手段，是当前薄板焊接领域所面临的一个重要挑战。

3.激光焊接技术在薄板焊接中的应用

3.1精细焊接和微观连接

激光焊接的高能量密度和小热影响区使其能够实现对薄板的微观连接，特别适用于电子器件、微机械零件等领域。在这些领域，往往需要对极细小、薄薄的金属件进行高精度、高质量的连接，传统焊接方法难以胜任。而激光焊接技术能够通过集中的高能量激光束实现局部加热和熔化，实现对微观尺度金属件的精确连接，保证连接部位的质量和稳定性。激光焊接在微观连接中的优势还体现在其能够减少焊接过程中的变形和应力集中问题。由于激光焊接的热输入非常集中且瞬间，焊接区域受热影响的范围非常小，因此可以有效减少热影响区对周围材料的影响，降低变形和残余应力的产生。这对于微观连接来说尤为重要，因为微小的变形和应力集中可能会导致连接部位的损坏或失效。此外，激光焊接在精细焊接和微观连接中还具有高效率和高精度的特点。激光焊接过程无需接触，焊接速度快，能够实现对微细结构的快速连接。这不仅提高了生产效率，同时也保证了连接部位的精度和质量。因此，激光焊接技术在薄板焊接中的精细焊接和微观连接方面具有广阔的应用前景，为先进制造领域的发展提供了新的可能性。

3.2自动化生产及高效率

激光焊接作为一种无接触式加工方法，可以轻松结合自动化系统进行操作，实现全自动化的生产线。激光焊接头的灵活性和可编程性使其易于集成到现代制造环境中，并且操作人员可以通过计算机控制系统远程监控和调整焊接过程，提高了生产线的智能化程度。激光焊接的高速焊接特性确保了焊接速度的快速和高效，从而节约了生产周期和加工时间。相较于传统焊接方法，激光焊接不需要额外的预热或冷却时间，能够在极短的时间内完成对薄板的焊接，从而提高了整体生产效率。这对于大规模生产来说尤为重要，节约了生产周期和成本投入，提高了企业的市场竞争力。另外，激光焊接技术的高精度和稳定性也有助于提高生产线的可靠性和产品质量。通过精确的焊接控制和自动化系统的配合，激光焊接能够实现对薄板的高质量焊接，减少了焊接缺陷和人为误差的产生，提高了产品的一致性和可靠性，降低了产品的次品率，对于企业来说具有明显的经济效益和社会效益。

3.3多材料复合焊接

由于激光焊接具有高能量密度、高温局部集中特点，使其非常适合处理多种不同材质组成的复合材料，尤其在汽车制造和航空航天领域得到广泛应用。激光焊接技术可以实现不同材料之间的高质量连接，避免了传统焊接方法中由于材料成分不同而导致焊接困难的问题。利用激光焊接的高能量激光束，可以有效地熔化不同材质的表面，并在熔融池中完成混合熔合，从而实现材料之间的强固连接。这种多材料复合焊接技术广泛应用于汽车制造和航空航天领域，例如用于连接铝合金和镁合金、钢材与铝材等不同属性的材料，提高了零部件的强度和耐久性。激光焊接技术在多材料复合焊接中还具有高效率和高精度的优势。激光焊接过程具有快速加热、快速冷却的特点，能够快速完成焊接过程，减少生产周期。同时，激光焊接头的高精度控制和焊接参数的可调节性，保证了焊接过程的稳定性和焊缝的质量，确保了多材料复合焊接的准确性和可靠性。

4.激光焊接技术在薄板焊接中的应用展望

随着制造业的不断发展和技术进步，激光焊接技术将会在薄板焊接领域进一步崭露头角。随着激光设备技术的不断成熟和智能化程度的提升，激光焊接将变得更加可靠、稳定且易于控制，实现更高速度和更精细的焊接。同时，自动化、智能化程度的进一步提高，将在薄板焊接生产中发挥出更大的作用，提高生产效率。激光焊接技术与其他制造技术的集成将会成为发展趋势。例如，激光与机器人技术的结合，可以实现复杂薄板焊接件的高效加工和生产，同时可以大幅度提高焊接质量和一致性。此外，激光立体打印技术（3D打印）与激光焊接技术的结合，也有望带来新的制造范式，为薄板零部件的设计和生产带来创新和突破。激光焊接技术在薄板焊接中的材料适应性将会被进一步拓展。未来，激光焊接技术预计可以应用于更多种类的材料，包括新型合金、复合材料等，从而满足对材料性能要求更高的应用场景，例如航空航天领域、新能源汽车领域等。

结束语

激光焊接技术在薄板焊接领域的广泛应用预示着其巨大的潜力和发展空间。在未来，随着激光设备技术的不断成熟和智能化水平的提高，相信激光焊接技术将会在薄板焊接领域发挥出更加重要的作用，为制造业的发展和进步注入新的活力。

参考文献

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[2]李凯.激光焊接技术在薄板焊接上的应用[J].船海工程,2023,52(04):124-126.

[3]刘晓莹.浅析激光焊接技术在热轧结构钢焊接上的应用[J].世界有色金属,2017,(05):9+11.