隨著科學技術的發展，近年來出現了鐳射焊接。那麼什麼是鐳射焊接呢？鐳射焊接的特點與優點又有哪些呢？
下圖是鐳射焊接的工作原理：
首先，什麼是鐳射？世界上的第一個鐳射束於1960年利用閃光燈泡激發紅寶石晶粒所產生，因受限於晶體的熱容量，只能產生很短暫的脈衝光束且頻率很低。雖然瞬間脈衝峰值能量可高達106瓦，但仍屬於低能量輸出。
鐳射技術採用偏光鏡反射鐳射產生的光束使其集中在聚焦裝置中產生巨大能量的光束，假如焦點靠近工件，工件就會在幾毫秒內熔化和蒸發，這一效應可用於焊接工藝高功率CO2及高功率YAG鐳射器的出現，開闢了鐳射焊接的新領域。鐳射焊接裝置的關鍵是大功率鐳射器，主要有兩大類，一類是固體鐳射器，又稱Nd:YAG鐳射器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁柘榴石，晶體結構與紅寶石相似。Nd:YAG鐳射器波長為1.06μm，主要優點是產生的光束可以透過光纖傳送，因此可以省往復雜的光束傳送系統，適用於柔性製造系統或遠端加工，通常用於焊接精度要求比較高的工件。汽車產業常用輸出功率為3-4千瓦的Nd:YAG鐳射器。另一類是氣體鐳射器，又稱CO2鐳射器，分子氣體作工作介質，產生均勻為10.6μm的紅外鐳射，可以連續工作並輸出很高的功率，標準鐳射功率在2-5千瓦之間。
與其它傳統焊接技術相比，鐳射焊接的主要優點是：
1、速度快、深度大、變形小。
2、能在室溫或特殊條件下進行焊接，焊接裝置裝置簡單。例如，鐳射透過電磁場，光束不會偏移；鐳射在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊，並能透過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。
3、可焊接難熔材料如鈦、石英等，並能對異性材料施焊，效果良好。
4、鐳射聚焦後，功率密度高，在高功率器件焊接時，深寬比可達5：1，最高可達10：1。
5、可進行微型焊接。鐳射束經聚焦後可獲得很小的光斑，且能精確定位，可應用於大批次自動化生產的微、小型工件的組焊中。
6、可焊接難以接近的部位，施行非接觸遠間隔焊接，具有很大的靈活性。尤其是近幾年來，在YAG鐳射加工技術中採用了光纖傳輸技術，使鐳射焊接技術獲得了更為廣泛的推廣和應用。
7、鐳射束易實現光束按時間與空間分光，能進行多光束同時加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。
但是，鐳射焊接也存在著一定的侷限性：
1、要求焊件裝配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有明顯偏移。這是由於鐳射聚焦後光斑尺雨寸小，焊縫窄，為加填充金屬材料。若工件裝配精度或光束定位精度達不到要求，很輕易造成焊接缺陷。
2、鐳射器及其相關係統的成本較高，一次性投資較大。
鐳射焊接的工藝引數
（1）功率密度
功率密度是鐳射加工中最關鍵的引數之一。採用較高的功率密度，在微秒時間範圍內，表層即可加熱至沸點，產生大量汽化。因此，高功率密度對於材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對於較低功率密度，表層溫度達到沸點需要經歷數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導型鐳射焊接中，功率密度在範圍在 104~106W/cm2。
（2）鐳射脈衝波形
鐳射脈衝波形在鐳射焊接中是一個重要問題，尤其對於薄片焊接更為重要。當高強度鐳射束射至材料表面，金屬表面將會有60~98%的鐳射能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個鐳射脈衝作用期間內，金屬反射率的變化很大。
（3）鐳射脈衝寬度
脈寬是脈衝鐳射焊接的重要引數之一，它既是區別於材料去除和材料熔化的重要引數，也是決定加工裝置造價及體積的關鍵引數。
（4）離焦量對焊接質量的影響
因為鐳射焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發成孔。離開鐳射焦點的各平面上，功率密度分佈相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。焦平面位於工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。
鐳射焊接的應用領域
鐳射焊接在製造行業、粉末冶金領域、汽車工業、電子工業以及其他領域都有廣泛的應用。
改善和發展鐳射焊接的新技術
隨著時代的進步，鐳射焊接的技術也在不斷髮展中，以下幾項技術有助擴充套件鐳射焊接的應用範圍及提高鐳射焊接自動控制水平。
1、填充焊絲鐳射焊
鐳射焊接一般不填充焊絲，但對焊件裝配間隙要求很高，實際生產中有時很難保證，限制了其應用範圍。採用填絲鐳射焊，可大大降低對裝配間隙的要求。例如板厚2mm的鋁合金板，如不採用填充焊絲，板材間隙必須為零才能獲得良好的成形，如採用φ1.6mm的焊絲做為填充金屬，即使間隙增至1.0mm，也可保證焊縫良好的成形。此外，填充焊絲還可以調整化學成分或進行厚板多層焊。
2、光束旋轉鐳射焊
使鐳射束旋轉進行焊接的方法，也可大大降低焊件裝配以及光束對中的要求。例如在2mm厚高強合金鋼板對接時，允許對縫裝配間隙從0.14mm增大到0.25mm；而對4mm厚的板，則從0.23mm增大到0.30mm。光束中心與焊縫中心的對準允許誤差從0.25mm增加至0.5mm。
3．鐳射焊接質量線上檢測與控制
利用等離子體的光、聲、電荷訊號對鐳射焊接過程進行檢測，近年來已成為國內外研究的熱點，少數研究成果已達到了閉環控制的程度。
隨著科學技術的發展，近年來出現了鐳射焊接。那麼什麼是鐳射焊接呢？鐳射焊接的特點與優點又有哪些呢？
下圖是鐳射焊接的工作原理：
首先，什麼是鐳射？世界上的第一個鐳射束於1960年利用閃光燈泡激發紅寶石晶粒所產生，因受限於晶體的熱容量，只能產生很短暫的脈衝光束且頻率很低。雖然瞬間脈衝峰值能量可高達106瓦，但仍屬於低能量輸出。
鐳射技術採用偏光鏡反射鐳射產生的光束使其集中在聚焦裝置中產生巨大能量的光束，假如焦點靠近工件，工件就會在幾毫秒內熔化和蒸發，這一效應可用於焊接工藝高功率CO2及高功率YAG鐳射器的出現，開闢了鐳射焊接的新領域。鐳射焊接裝置的關鍵是大功率鐳射器，主要有兩大類，一類是固體鐳射器，又稱Nd:YAG鐳射器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁柘榴石，晶體結構與紅寶石相似。Nd:YAG鐳射器波長為1.06μm，主要優點是產生的光束可以透過光纖傳送，因此可以省往復雜的光束傳送系統，適用於柔性製造系統或遠端加工，通常用於焊接精度要求比較高的工件。汽車產業常用輸出功率為3-4千瓦的Nd:YAG鐳射器。另一類是氣體鐳射器，又稱CO2鐳射器，分子氣體作工作介質，產生均勻為10.6μm的紅外鐳射，可以連續工作並輸出很高的功率，標準鐳射功率在2-5千瓦之間。
與其它傳統焊接技術相比，鐳射焊接的主要優點是：
1、速度快、深度大、變形小。
2、能在室溫或特殊條件下進行焊接，焊接裝置裝置簡單。例如，鐳射透過電磁場，光束不會偏移；鐳射在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊，並能透過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。
3、可焊接難熔材料如鈦、石英等，並能對異性材料施焊，效果良好。
4、鐳射聚焦後，功率密度高，在高功率器件焊接時，深寬比可達5：1，最高可達10：1。
5、可進行微型焊接。鐳射束經聚焦後可獲得很小的光斑，且能精確定位，可應用於大批次自動化生產的微、小型工件的組焊中。
6、可焊接難以接近的部位，施行非接觸遠間隔焊接，具有很大的靈活性。尤其是近幾年來，在YAG鐳射加工技術中採用了光纖傳輸技術，使鐳射焊接技術獲得了更為廣泛的推廣和應用。
7、鐳射束易實現光束按時間與空間分光，能進行多光束同時加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。
但是，鐳射焊接也存在著一定的侷限性：
1、要求焊件裝配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有明顯偏移。這是由於鐳射聚焦後光斑尺雨寸小，焊縫窄，為加填充金屬材料。若工件裝配精度或光束定位精度達不到要求，很輕易造成焊接缺陷。
2、鐳射器及其相關係統的成本較高，一次性投資較大。
鐳射焊接的工藝引數
（1）功率密度
功率密度是鐳射加工中最關鍵的引數之一。採用較高的功率密度，在微秒時間範圍內，表層即可加熱至沸點，產生大量汽化。因此，高功率密度對於材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對於較低功率密度，表層溫度達到沸點需要經歷數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導型鐳射焊接中，功率密度在範圍在 104~106W/cm2。
（2）鐳射脈衝波形
鐳射脈衝波形在鐳射焊接中是一個重要問題，尤其對於薄片焊接更為重要。當高強度鐳射束射至材料表面，金屬表面將會有60~98%的鐳射能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個鐳射脈衝作用期間內，金屬反射率的變化很大。
（3）鐳射脈衝寬度
脈寬是脈衝鐳射焊接的重要引數之一，它既是區別於材料去除和材料熔化的重要引數，也是決定加工裝置造價及體積的關鍵引數。
（4）離焦量對焊接質量的影響
因為鐳射焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發成孔。離開鐳射焦點的各平面上，功率密度分佈相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。焦平面位於工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。
鐳射焊接的應用領域
鐳射焊接在製造行業、粉末冶金領域、汽車工業、電子工業以及其他領域都有廣泛的應用。
改善和發展鐳射焊接的新技術
隨著時代的進步，鐳射焊接的技術也在不斷髮展中，以下幾項技術有助擴充套件鐳射焊接的應用範圍及提高鐳射焊接自動控制水平。
1、填充焊絲鐳射焊
鐳射焊接一般不填充焊絲，但對焊件裝配間隙要求很高，實際生產中有時很難保證，限制了其應用範圍。採用填絲鐳射焊，可大大降低對裝配間隙的要求。例如板厚2mm的鋁合金板，如不採用填充焊絲，板材間隙必須為零才能獲得良好的成形，如採用φ1.6mm的焊絲做為填充金屬，即使間隙增至1.0mm，也可保證焊縫良好的成形。此外，填充焊絲還可以調整化學成分或進行厚板多層焊。
2、光束旋轉鐳射焊
使鐳射束旋轉進行焊接的方法，也可大大降低焊件裝配以及光束對中的要求。例如在2mm厚高強合金鋼板對接時，允許對縫裝配間隙從0.14mm增大到0.25mm；而對4mm厚的板，則從0.23mm增大到0.30mm。光束中心與焊縫中心的對準允許誤差從0.25mm增加至0.5mm。
3．鐳射焊接質量線上檢測與控制
利用等離子體的光、聲、電荷訊號對鐳射焊接過程進行檢測，近年來已成為國內外研究的熱點，少數研究成果已達到了閉環控制的程度。