方向|激光焊接技术能否改变未来焊接的方向？改变|激光|焊接|激光焊接技术

br/与传统焊接技术相比，激光焊接（见图1）具有能量密度集中并可调控，不与焊接的工件产生接触，焊接效率高，焊后焊缝窄且强度高等优点，被积极应用于汽车、船舶、航空航天等装备制造业领域中，并不断向更多材料加工终端领域扩展。

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世界各制造业大国为更好应对未来制造业竞争，相继提出本国制造业升级换代的国家战略，比较著名的为德国工业制造4.0和美国的工业互联网，其积极地推出制造业产业升级的新政策，鼓励制造业的技术创新并给予重点资助，其中激光焊接作为高端装备技术重要的一部分而备受关注。br/在激烈的技术研发竞争的同时，中国顺应时代潮流，抓住历史机会，不失时机的提出了“中国制造2025”，激光焊接技术作为战略新兴技术，其引领制造业产业升级被提上日程。但是，激光焊接“产、学、研”并不能很好地对接，存在一定局限性和不足，如在某些应用场合其不能很好地解决气孔和飞溅等缺陷，单焦点激光焊接作为热源无法控制温度循环等不足。根据焊接的现实需求，激光焊接通过解决实际难题而提出了多种新的技术，如ImperialCollegeLondon的W.Steen教授提出了激光-电弧复合焊接的思想。br/激光-电弧复合焊接技术的发展在某种程度上弥补了单一激光焊接的不足，扩大了激光焊接的应用范围。激光与电弧的相互作用，发挥两者的优点，降低了焊接间隙尺寸的要求，减少焊接时出现的裂纹和气孔，有利于提高焊接部位的性能。迄今为止，激光焊接技术已发展为多种种类，如热传导激光焊、激光深熔焊、激光填丝焊、激光-电弧复合焊、远程激光扫描焊以及激光钎焊等多种类型，其发展出激光焊接焊缝追踪和高速摄像机对焊缝过程进行实时监测等中间过程控制，以及激光焊接缺陷处理，其共同解决激光焊的相关局限性和不足。br/近年来，国内外的研究团队从激光的移动方式、热源组合等角度不断探索研究最合适的工艺参数，提高了多种激光焊接方式的技术，包括激光深熔焊、激光-电弧复合焊接等。激光焊接的研究不在流于表象，而是通过高速相机、光谱分析等现代表征方法研究焊接的工艺特性，尝试探索焊缝缺陷的形成机理。另一方面，激光焊接的内在变化较为复杂，各研究团队尝试通过引进磁场、多电弧和电场等外部能量应用到激光焊接过程中，重点研究其对改善焊缝的缺陷，提高其力学性能和焊接质量。strong2.1/strong激光焊接工艺研究br/采用激光焊接可以获得高质量的接头强度和较大的深度比，与传统焊接技术相比，具有较大的功率密度，对难以焊接的材料有较好的焊接效果，能够对不同性能的材料进行焊接。因此国内外学者对其进行了大量的研究。国内对激光工艺的研究主要集中于从各焊接工艺的焊接速度、激光功率、离焦量、激光脉冲波形和保护气流量等参数上，并进一步对焊接接头的力学性能、组织演变和调控等进行了深入研究。激光压力焊接是一种独特的激光焊接技术，该技术将激光诱导加热与传统的平滚焊相结合。br/激光压力焊接的工作原理是：将需焊接的工件用激光束局部熔化，然后在高压下轧制产生焊接接头。由于熔化区相对狭窄，避免了产生收缩和气体腔等焊接缺陷，该技术还可用于连接薄板。北京工业大学激光工程研究院黄婷副教授团队研究了纯铝激光压力焊接过程中的组织演变，如图2所示。该团队研究了纯铝焊接过程中微观组织演变的基本方面。通过深入分析激光压力焊接过程中试件的微观组织，推断出在轧制之前就开始了凝固过程，因此新结晶的材料经历了塑性应变。

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激光-电弧复合焊接（见图3）作为21世纪极具前景的加工方法，被许多学者深入研究。长春理工大学的张川通过调整工艺参数的方式，对于50CrV/SPHE异种钢的焊接工艺进行研究，分析对焊缝成形和熔滴过渡的影响，研究结果显示激光功率在2800～3400W范围内，焊丝受热均匀，焊接过程稳定。华中科技大学的王磊将振荡扫描与激光-电弧复合焊接相结合，弥补焊缝的缺陷。采用横向、纵向和圆形三种振荡扫描方式焊接铝合金材料，利用高速摄像机和光谱分析熔滴的变化，结果显示圆形的扫描方式优化的参数范围远大于横向和纵向，且可以促进和等离子体的相互作用形成直径更小的熔滴，其有利于细化晶粒。等离子电弧的能量相比之下更加集中，北京化工大学的冯聪等人发现激光-等离子电弧焊接在平板焊接方面对于间隙和错边有良好的适应性。