在现代工业制造领域，焊接技术一直是关键环节，而高功率激光焊接技术的出现，无疑是给整个行业带来了革命性的突破。它不仅成功攻克了传统焊接技术面临的诸多难题，还引领了全新的应用趋势，成为推动制造业升级的重要力量。接下来电子展小编就带您来简单了解下“高功率激光焊接”。
电子展小编浅谈高功率激光焊接技术特点
激光焊接是一种以高能量密度激光束（能量密度可达10⁶ W/cm²以上）作为热源的先进连接工艺。通过利用激光束优异的方向性、单色性和高功率密度特性，实现材料的局部熔化与快速连接，具有传统焊接方法无法比拟的诸多技术优势，其中包括：热源加热集中、材料热损伤小、焊接变形小、非接触焊接、焊缝质量高、自动化程度高等，适用于难焊材料、非金属材料、异种材料的焊接。
电子展小编浅谈激光焊接工艺要素
激光焊接工艺的实现涉及多个关键要素，结合生产实际工况需相互间合理配置，是保证焊接质量和生产效率的基础。焊接工艺要素涵盖光束特性、焊接特性、保护气体种类和材料特性等。
光束特性方面，首先，激光模式决定了光束的能量分布（如高斯模式、平顶模式等），直接影响焊缝深宽比和熔池稳定性。其次，足够的激光功率是保证深熔焊接的前提，脉冲激光适合焊接变形小的部件，如：微尺寸部件焊接，连续激光可实现高速焊或大尺寸构件的焊接。第三，焦距的长短会在一定程度上影响聚焦光斑大小，同时也与工件结构，可达性相关，同时决定能量密度与熔化深度。第四，常用工业激光器波长有近红外（如1064 nm光纤激光器、Nd:YAG激光器）和绿光（532 nm）、蓝光（450 nm）等，不同的波长也影响材料的吸收率与焊接效果。
焊接特性主要包括焊接速度、聚焦位置、入射角度、接头几何形状、装配状态等要素。由于激光焊属于熔化焊，因而在焊接的过程中需要对熔池进行保护，以稳定熔池并改善焊缝外观。焊接不同材料需要不同的保护气体，常见的保护气体包括：氩气（保护效果好，适用于大多数金属材料）、氮气（常用于不锈钢焊接，可提高接头强度，但某些情况下可能形成氮化物）、氦气（密度低、热导率高，适合高反射材料焊接等）。此外，气体流速、喷嘴设计、保护方式（局部保护、整体保护）都会影响焊接效果。
材料的焊接特性是非常重要的，主要包括材料的物理、化学性质。例如，铝合金的激光焊接需要关注焊接接头的软化问题和气孔问题；高强钢的焊接问题则包括焊接接头的裂纹（冷裂纹或热裂纹）、接头脆化、软化等问题。
电子展小编浅谈激光焊接装备要素
激光焊接装备要素，包括涵盖热源、光路系统、控制系统、冷却系统、执行机构、气路系统以及辅助配套系统等。热源系统涵盖光纤激光器、半导体激光器、超快激光器等；光路系统包括光纤、准直器、聚焦镜、扫描振镜等，用于控制激光传输与聚焦；控制系统主要包括集成运动控制、激光功率调制、视觉检测等功能，确保焊接过程稳定可控；冷却系统主要是冷水机，用来冷却激光器、焊接头和焊缝跟踪传感器等；执行机构则包括：如六轴机器人、CNC工作台，用于实现复杂轨迹焊接与高精度运动控制。气路系统主要包括压缩空气和焊接所需的保护气，用来保护激光头与焊接熔池。
随着人工智能、机器视觉和智能感知技术的发展，激光焊接装备正朝着更高自动化、更高智能化方向演进，大幅提升了生产柔性与加工精度。
电子展小编浅谈激光焊接相关方法
激光焊接技术自诞生以来，经历了多个重要发展阶段。初期的激光自熔焊接通过高能量密度激光束直接熔化材料实现连接，随后发展出扫描激光焊接和双光束激光焊接，进一步提升了焊接速度与质量。为满足复杂结构和高性能接头的需求，激光填丝焊接、激光-电弧复合焊接等新型工艺相继出现，扩展了激光焊接的应用范围。近年来，低真空激光焊接技术的兴起，则为高反射材料焊接和接头质量控制提供了新的解决方案，也为厚板材料高效焊接提供了新工艺。随着技术不断突破，激光焊接正朝着高效率、高可靠性和更广泛材料适应性方向加速发展，每种激光方法的选择应与产品实际需求结合考虑。
激光自熔焊接激光自熔焊接的基本原理是利用高能量密度的激光束直接照射被焊材料，使其局部熔化，通过熔化金属的自凝固过程形成焊缝，无需额外添加填充材料。其主要优点包括：能量高度集中、焊接速度快、热输入量小、焊接精度高、热影响区小，因此特别适合于厚度在3mm以下的金属薄板焊接。
然而，激光自熔焊接也存在一定局限性，比如对工件装配精度要求较高，适应性较差；容易产生气孔、表面凹陷等焊接缺陷；同时由于缺少填充材料，无法通过成分调控来优化焊缝的组织和性能。尽管如此，针对某些特定材料和结构，目前已实现大厚度（≥40mm）的激光自熔焊接应用，但焊缝的正反面成形往往较差，通常需要后续机加工进行处理与修正。
激光填丝焊接 激光填丝焊接是在激光焊接基础上引入焊丝作为填充材料的一种激光焊接方式。激光束经过聚焦后照射到焊丝表面，在高能量密度作用下使焊丝熔化，液态金属填充至待焊工件之间形成焊缝。为了避免焊接区域受氧化及稳定激光-物质相互作用过程，通常需要同时引入保护气体（如氩气、氦气等）。
激光填丝焊接的优势包括：在一定程度上提高了对工件装配精度的适应性；有效解决了自熔焊接中常见的表面凹陷问题；能够通过小功率激光器实现厚板多道单层焊接；并可通过调整填充焊丝成分，优化焊缝的组织结构和力学性能。
但与此同时，激光填丝焊接对设备的要求较高，如热源稳定性、运动系统精度、送丝系统同步性等；且填丝过程在一定程度上降低了焊接效率；工件间隙过大时仍然存在适应性不足的问题。
激光-电弧复合焊接激光-电弧复合焊接将激光与电弧两种截然不同的热源复合在一起，同时作用于同一零件的待焊位置上，弥补单热源焊接工艺的不足。
根据电弧种类的不同，激光与电弧的复合方式包括激光-TIG、激光-MIG/MAG、激光-等离子弧复合和激光-双电弧复合等。通过激光与电弧的相互影响，可克服每一种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应。激光-电弧复合焊接的主要特点包括提高电弧稳定性，如图5所示；良好的单面焊双面成形焊接效果；焊缝熔深增加、焊接接头的适应性提高；焊接质量大幅提升。总体来看，激光与电弧的复合不是简单的能量叠加，而是形成了“1+1>2”的工艺优势，是当前高端焊接制造领域的重要技术手段。
低真空激光焊接 低真空激光焊接技术是在一定负压环境（通常在10Pa以下）下进行的激光焊接工艺。该技术的主要特点包括：有效抑制了等离子体羽辉对激光传输过程的干扰；可获得类似电子束焊接的高深宽比焊缝结构；焊接过程中气孔等缺陷敏感性显著降低；熔池稳定性提升，焊缝致密性和力学性能优异。
与大气环境下的激光焊接相比，低真空激光焊接在厚板焊接、难焊材料连接方面表现出更优异的性能，但其灵活性略逊于常规激光焊接。不过，相比于传统的真空电子束焊接，它对真空度要求较低，设备复杂度和制造成本也有所降低，适用范围更加广泛。需要注意的是，低真空焊接对工件尺寸和腔体设计有一定限制，且整体设备造价高于常规激光焊接系统。
电子展小编浅谈激光焊接技术发展
激光焊接技术在我国已发展逾30年，当前工艺水平总体已跻身国际先进行列，特别是在高稳定性、高质量、高效率要求的超长、超厚、异型和特种材料焊接方面取得显著进展。技术应用正由民用产品向工业制造及重点领域加速扩展，体现出“引进—消化—再创新”的发展路径。然而，在高端激光装备特别是高功率激光源和焊接头方面，与国际领先水平仍存在差距，整体仍处于追赶阶段。
当前，激光焊接正面向更高功率、更高可靠性和更高精度持续推进技术创新。重点包括高功率激光器（5万瓦、10万瓦）热稳定性、散热效率、光束质量等关键性能的提升，以及高功率焊接枪头在散热、光学部件寿命、轻量化和标准化方面的突破。此外，高精度结构控制技术，如送丝稳定性、复杂轨迹协同控制和系统运行精度，也是实现高质量焊接不可或缺的支撑环节。要注重多学科交叉，结合材料、结构本身特征，合理开发激光焊接新技术。
高功率激光焊接技术以其卓越的性能和广泛的应用前景，正在成为现代工业制造的核心技术之一。它不仅解决了传统焊接技术的诸多难题，还为制造业的未来发展开辟了新的道路。电子展小编觉得，随着技术的不断创新和应用的不断拓展，高功率激光焊接将在更多领域发挥重要作用，推动整个行业的持续进步。
文章来源：激光界订阅