激光連接技術(shù)，即激光焊接技術(shù)，是使用高功率激光束對(duì)材料表面進(jìn)行聚焦調(diào)控照射，材料表面吸收激光能量后轉(zhuǎn)化為熱能，使材料局部升溫、熔融，隨后經(jīng)過冷卻凝固后實(shí)現(xiàn)同種或異種材料的連接。激光焊接過程需要的激光功率密度一般為104-108 W/cm2，相較于傳統(tǒng)焊接方式，目前使用光纖激光器是激光焊接新工藝的研究熱點(diǎn)，未來低成本、高功率的激光器與高端數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的智能制造設(shè)備是重要的發(fā)展趨勢(shì)。

根據(jù)焊接模式機(jī)理不同，按照是否有匙孔的產(chǎn)生，一般分為激光熱導(dǎo)焊和激光深熔焊兩種（如圖）。

1-等離子體云；2-熔化材料；3-匙孔；4-熔深

由于匙孔的存在，激光束在照射到匙孔內(nèi)部后，經(jīng)過散射等作用，會(huì)增加材料對(duì)激光的吸收，促進(jìn)熔池的形成，兩種焊接方式對(duì)比如下：

上圖給出了同種材料、同一光源的激光焊接過程，其能量轉(zhuǎn)換機(jī)制只是通過匙孔完成的，匙孔以及孔壁附近的熔融金屬隨著激光束的前進(jìn)而移動(dòng)，熔融金屬將匙孔移開后留下的空氣填充并經(jīng)過冷凝，形成焊縫。

如果待焊材料是異種金屬，由于熱物性差異的存在會(huì)對(duì)焊接過程產(chǎn)生很大的影響，如不同材料的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、比熱容、膨脹系數(shù)的差異，造成焊接過程產(chǎn)生焊接應(yīng)力、焊接變形，以及焊接接頭金屬結(jié)晶條件變化，造成焊接力學(xué)性能下降。

因此根據(jù)不同特點(diǎn)的焊接場(chǎng)景，焊接工藝又陸續(xù)發(fā)展出激光填絲焊接、激光釬焊、雙光束激光焊接、激光復(fù)合焊接等。

激光填絲焊接

在鋁、鈦以及銅合金的激光焊接過程中，由于這些材料對(duì)激光的低吸收率（<10%），光致等離子體對(duì)激光有一定的屏蔽，因此容易形成飛濺，并導(dǎo)致氣孔、裂紋等缺陷的產(chǎn)生。此外，在薄板拼焊時(shí)工件的間隙大于光斑直徑時(shí)也會(huì)影響焊接質(zhì)量。

在解決上述問題時(shí)，采用填充料的方法可以得到較好的焊接結(jié)果。填充料可以是焊絲或者粉末，也可以采用預(yù)置填充料方式。由于聚焦光斑較小，在填充材料后，焊縫變窄且表面呈微凸形狀。

激光釬焊

不同于熔焊將兩個(gè)焊接件結(jié)合處同時(shí)融化而實(shí)現(xiàn)連接的方式，釬焊是在焊件結(jié)合面內(nèi)添加熔點(diǎn)比母材低的填充材料，在低于母材熔點(diǎn)高于填充材料熔點(diǎn)的溫度下將填充材料熔化填滿焊件間隙，然后冷凝形成牢固焊縫。

釬焊適用于熱敏感的微電子器件、薄板以及易揮發(fā)的金屬材料。

進(jìn)一步地，可以根據(jù)加熱釬料的溫度進(jìn)一步劃分為軟釬焊（＜450℃）和硬釬焊（＞450℃）。

雙光束激光焊接

雙光束焊接可以靈活方便地控制激光照射時(shí)間和位置，從而調(diào)整能量分布。

主要用于鋁、鎂合金激光焊接，汽車用拼板、搭接板焊接，激光釬焊和深熔焊等。

雙光束可以通過兩臺(tái)獨(dú)立的激光器獲得，也可以用分光鏡分光獲得。

兩束激光可以是不同時(shí)域特性（脈沖與連續(xù)）、不同波長(zhǎng)（中紅外與可見光波段）、不同功率的激光的組合，可以根據(jù)實(shí)際加工材料選取。

激光復(fù)合焊接

由于只采用激光束作為唯一的熱源，單熱源激光焊接具有能量轉(zhuǎn)換率和利用率低、焊接母材端口接口容易產(chǎn)生錯(cuò)位、易產(chǎn)生氣孔和裂紋等缺點(diǎn)，為解決這一問題，可以利用其他熱源的加熱特性來改善激光對(duì)工件的加熱，通常稱之為激光復(fù)合焊接。

激光復(fù)合焊接的主要形式為激光與電弧的復(fù)合焊接，1+1＞2 的效果具體表現(xiàn)如下：

1、在激光束附近外加電弧后，電子密度顯著降低，由激光焊接產(chǎn)生的等離子體云得到稀釋，能使激光吸收率大大提高，同時(shí)電弧對(duì)母材的預(yù)熱也會(huì)進(jìn)一步增加激光的吸收率。

2、電弧的能量利用率高，總的能量利用率也會(huì)提高。

3、激光焊接的作用區(qū)域小，容易造成焊接端口錯(cuò)位，而電弧的熱作用范圍大，可以減小焊接端口的錯(cuò)位。同時(shí)，由于激光束對(duì)電弧的聚焦、引導(dǎo)作用，電弧的焊接質(zhì)量和效率也得到了提高。

4、激光焊接時(shí)峰值溫度高、熱影響區(qū)大，冷卻凝固速度快，容易產(chǎn)生裂紋和氣孔；而電弧的熱作用影響區(qū)小，可以使溫度梯度減小，冷卻、凝固速度降低，可以減小和消除氣孔和裂紋的生成。

激光與電弧復(fù)合焊接有兩種常見形式：激光-TIG復(fù)合焊接（如下圖）和激光-MIG復(fù)合焊接。

另外還有激光與等離子弧、激光與感性熱源復(fù)合焊接等形式。

（文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除）