双光束激光焊接技术在民用飞机上的应用现状和发展
王斌+王雨轩
摘 要：如今，科学越来越发达，20世纪，继原子能、半导体等、计算机的发明之后，激光作为一个新型技术也逐渐走入人们视野，目前已经在很多的制造领域广泛运用，特别是欧洲发达国家，对于激光焊接技术的应用格外重视，并已将其列入国家发展方针当中。本文主要就激光焊接技术的工作原理、工艺技术以及在当代工业中的应用进行了分析。
关键词：激光焊接；原理；工艺
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.040
如今，焊接技术在机械制造、车辆工程、建筑行业、使用化工以及航空航天等领域都被广泛应用，是实现材料永久性连接的有效方法，目前已经是制造业不可缺少的一项重要加工技术。就当前来说，焊接的主要方法包括电焊、气焊氩弧焊、钎焊、电阻焊接等等。但是，这些方法在空间限制以及精细件操作等方面，都还存在着各种缺陷。激光束属于一种高能力量密度的人员，适应性较强，在当前的焊接领域得到了迅速的发展及应用，并已经逐渐取代传统的焊接技术，向着低成本、高质量的方向发展，拥有着广阔的发展空间。并且对各种材料的连接领域也有着很重要的作用。
1 激光焊接的原理
激光焊接实质上是非透明材料与激光束相互作用的过程。整个过程极为复杂，从宏观的角度上看，表现为融化、吸收、气化以及反射；而微观上看则是一个量子过程。将焊接根据机理进行分类可以分为热传导焊接以及激光深熔焊。
1.1 热传导焊接
所谓热传导焊接就是当激光辐射到焊接材料上时，一部分激光被焊接材料所吸收并将其转化为热能量，表面热以热传递的形式通过材料，熔化焊缝并最终将焊接件焊接在一起。
1.2 激光深熔焊
激光深熔焊接是将高功率密度的激光束焊接到焊接材料上。这种材料将被吸收的光能转化为热能，加热蒸发产生金属蒸气，当金属蒸气从工件表面移动时，熔化的金属流动并形成凹痕，伴随着热量不断产生，凹痕也不断的加深，在激光停止后，凹痕周围的溶液回流、冷却后工件便连接在一起。
2 激光焊接的工艺参数
目前，激光在很多领域中都有涉及。因为一旦发生焊接的质量问题，便会导致非常严重的后果，因此精确控制焊接质量的工艺参数，将其控制在激光焊接的良好范围内，能够有效保障焊接的质量。在实际的生产过程中，激光焊接的工艺参数可以参照一下参数。
2.1 焊接速度
在焊接过程中，如果焊接速度过慢会导致焊接材料融化过度，进而造成工件被焊穿；而焊接的速度如果过于快速，又可能够使焊接的深度略浅。因此，在现实的生成中，对于特定的材料以及激光的功率要有一个合理的焊接速度标准，以保证焊接熔深的合理。
2.2 离焦量
对于激光焊接来说，其离焦量也是其中的一个关键参数，因为离焦量对于能量密度以及光斑直径都有很大影响。在离焦量较小时，激光的光斑直径则小、功率密度变大，熔池的扩张速率也较快，而初始匙孔直径变小；若离焦量大，初始匙孔的直接也随之增大，而熔池的扩展变慢，焊点的尺寸也有可能会变小。
2.3 激光脉冲宽度
在激光电焊中，激光脉宽受热影响区以及熔深的影响，与材料融化和去除不同，决定加工设备的体积以及造价。经过实践我们发现，每一种材料都有一个最佳的脉冲宽度，能够将其熔深达到最大化。
2.4 激光脉冲波形
当焊接材料的表面被高强度激光束照射时，它会失去60%到98%的能量反射，并且材料的反射率也会随着时间发生变化。材料的温度达到熔点时，其反射率会有所降低；当材料处于熔化的状态时，反射率则会稳固在一定的范围内。
2.5 功率密度
功率密度实际上就是指单位面积内的激光功率，激光功率对于材料的升温时间有着直接的影响，激光的功率越大，材料温度则升高的越快。高功率密度在切割、穿孔等材料祛除的加工作业中运行较为普遍。而低功率密度能够很好的进行熔融焊接，在进行传导型激光焊接过程中，应将其每平方厘米的数值控制在104至105W之间。
3 激光焊接技术的应用
伴随着焊接技术的发展以及工业激光器研发，目前，激光焊接技术在很多的焊接行业都已得到普遍应用。在国外，很多发达国家的激光技术都已在各个行业中得到普及，如航空航天、汽车制造、塑料焊接、核能设备等等，并且都已经与传统有机融合，是当前比较成熟的焊接技术。
近年来，世界主要汽车制造商都使用镁合金作为其零件使用量技术领先的一个标志，镁合金在焊接过程中容易形成热脆性和疏松膜，焊接过程较为复杂。因此，镁合金的激光焊接已成为近年来研究的主要内容。在今天的激光焊接的主要应用过程当中，起关注点主要放在通过对激光在焊接过程当中所表现出来的特性进行对比分析。例如，对激光的控制、對激光的检测以及使用各种材质来达到焊接的效果。其中使用比较广泛的是在水下环境实施激光焊接技术，使用深熔激光模拟，以及使用填丝、堆焊以及铝合金等激光技术来进行焊接，其最终目标是实现焊接质量的全程控制。伴随着我国工业制造的不断发展，加工技术的高效性是工业发展的主要趋势，而激光焊接技术则刚好与该发展趋势相吻合。
4 结语
激光技术作为当前最新型的焊接技术拥有很强的适应性和加工能力，已经渐渐取代了传统的焊接技术。伴随着全球工艺技术的持续发展，激光的应用特点必然会更加明显，成为绿色、节能、高效的制造技术，带动我国工业制造持续发展。
参考文献：
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作者简介：王斌（1969-），男，江苏南通人，本科，讲师，焊接教研室主任，研究方向：机电。endprint
