自從20世紀60年代美國采用紅寶石激光器在鉆石上打孔以來，激光加工技

術經過幾十年的發展，已成為工業生產中的一項常用技術。在今天，幾乎所有的

重要工業部門都心朋了激光器。在國際范圍內比較，激光加1二的應用在各個地區

的各個行業有所不同：在美國，激光加工主要應用于汽車業和金屬加工業；在亞

洲，電氣工業和半導體工業則是激光器供應商的較大客戶；在歐洲，金屬加上業

和汽車業中的激光加j二應用較多，而在半導體I：業則相對較少。另外，在歐洲，

激光器在其他行業，如塑料加工業中也有J“泛的應用。

    圖1-1給出了各種激光加工方法在重要工業領域中的應用比例。

    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。

    汽車行業不僅是激光加j二較重要的應用部門，而且在某種程度上說，也是引

入新型激光器和加工方法的開創者。從圖1—2中小轎車的生產工藝可以看出，激

光加工方法在很大范圍內得到了成功應用。

    汽車上業中，激光技術主要用于車身拼焊、焊接和零件焊接。激光拼焊是在

車身設計制造中，根據車身不同的設計和性能要求，選擇不同規格的鋼板，通過

激光裁剪和拼裝技術完成車身某一部位的制造，例如，前擋風玻璃框架、車門內

板、車身底板、中立柱等。激光拼焊具有減少零件和模具數縫、減少點焊數目、

優化材料用量、減小零件質量、降低成本和提高尺寸精度等好處，目前已經被許

多大汽車制造商和配件供應商所采用，激光焊接主要用于車身框架結構的焊接。

例如，頂蓋與側面車身的焊接，傳統焊接方法的電阻點焊已經逐漸被激光焊接所

代替。用激光焊接技術，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廣泛采用，常見于

變速器齒輪、氣門挺桿、車門鉸鏈等。

    工業激光器作為一種高效可靠的生產工具已被廣泛接受，激光焊接作為一種

重要的激光加工技術得到了日益廣泛的應用和不斷的開發與研究。隨著工業激光

器的出現，在某些領域中，激光焊接已經成了一些傳統的焊接方法的替代技術

（如電阻點焊和電弧焊）．這是因為激光焊接具有其獨特的優點：

    (1)熱輸入量小、深寬比大，因此熱影響區小，工件收縮和變形較?。?/span>

    (2)焊接具有連續性和可重復性；

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

連續電阻點焊相比較具有較高的靜載強度和疲勞強度）；

    (4)對于準確定位的焊縫易于實現自動化；

    (5)可實現異種材料的焊接；

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

法難以達到的位置；

    (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，激光焊接也存在一定的缺點：

  (1)焊接淬硬性材料時易形成硬脆接頭；

  (2)合金元素的蒸發會導致焊縫出現氣孔和咬邊；

  (3)相對于其他焊接工藝成本較高；

  (4)對工件的裝配、夾持及激光束的精確調整要求相對較高。

  激光焊接的上述特點，使得激光焊接方法的選擇和焊接結果的預測比較復

雜。事實上，成功地進行激光焊接需要考慮三方面的因素，即激光參數、焊接工

藝要求和相關工序。

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

焊接與傳統焊接方法的焊接性能特點比較。

表1·1激光焊接和傳統焊接工藝的比較

性能特點激光焊  電子束焊  電阻點焊    鎢極氫弧焊    摩擦焊  電容放電焊接

焊接質量    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，激光焊接的有力競爭者是電子束焊接。圖1-3為這兩種焊

接方法的焊接功率和熔深的關系。當功率為lkW時，兩者的熔深大致相等，而

當功率大、焊接速度快時，則電子束焊接比激光焊接能夠獲得更大的熔深。很顯

然，電子柬焊對于厚板焊接更為有利。

    但相對電子束來說，激光焊有一個很大的優點：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等多方面的問題，因而

幾乎沒有使用。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

可實現加工自動化。

    近年來，激光器的開發研究取得了較大進展，多種新型激光器陸續在工業生

產中出現，如直流板條式002激光器、二極管泵浦YAG激光器、大功率半導體

激光器、光纖激光器等。而且激光器的功率等級也越來越大，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品化，激光焊

的應用范圍逐漸在各工業領域擴展?，F代激光焊接技術開始向大厚板、高適應

性、高效率和低成本的方向發展。隨著新材料、新結構的出現，激光焊接技術將

逐步替代一些傳統的焊接工藝，而在工業生產中占據重要地位。