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，工件收縮和變形較小；

    (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。現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。