焊接作为钣金加工中重要的加工工艺，其劳动强度之大，工作环境恶劣，技能要求较高。因此，焊接技术的自动化和新型焊接方式一直是技术工作者们研究的重点。实现焊接自动化的关键在于对质量和效率的有效控制，这需要解决电弧与焊缝对中、零件间隙均匀、焊透以及焊接变形控制等问题。

随着激光焊接技术的迅速发展，该技术在众多领域都得到了广泛应用。在家电产品、高科技电子、汽车制造、高铁制造、精密加工等领域，激光焊接技术展现出了其独特的优势。这种技术的出现，不仅改变了传统焊接的方式，也极大地提高了焊接的效率和精度。随着科技的不断发展，焊接技术也在不断进步。从最初的手工焊接，到现在的自动化焊接和新型焊接方式，焊接技术已经发生了质的飞跃。

激光焊接的特点

激光焊接是利用激光器将高能激光束耦合进人造光纤，传输后通过准直镜校直为平行光，再聚焦于工件上，聚集成能量密度极高的热源，熔化连接处材料，随后液态金属快速冷却后形成高质量焊缝的焊接方法，如图1所示。

图1 激光焊

操作简单易学

激光焊接设备结构简单，操作过程易学，上手容易。对焊接操作人员的专业性要求不高，极大节省了人工成本。

可进行微型焊接

激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊。

灵活性高

激光焊接机可实现任意角度焊接，可焊接难以接近的部位，也可焊接各种复杂的工件和形状不规则的大型工件，实现任意角度焊，具有较高的灵活性。

焊接效果好

激光焊接后的零件表面平整、无需打磨、没有黑边、没有焊疤，焊缝无气孔、裂纹、咬边、下塌等缺陷，焊缝外观相比较普通二保焊和氩弧焊更加美观平顺。

安全性能强

高安全焊嘴只有在接触金属时才能触动开关，触摸开关具有体温感应。专用激光发生器在操作时有安全要求，操作师傅需要佩戴激光发生器防护眼镜，以减少对眼睛的伤害。

激光质量高

激光聚焦后，功率密度高，高功率低阶模激光聚焦后，焦斑直径小，对发展薄板自动化焊接有着极大的促进作用。

焊接速度快，深度大、变形小

激光焊接功率密度高，焊接过程中在金属材料中形成小孔，激光能量通过小孔传递到工件深处，横向扩散较少；激光束扫描过程中材料熔合深度较大；速度快，单位时间焊接面积大。

人工焊接成本低

激光焊接热输入极低，焊后变形量很小，焊渣少，焊渣无喷溅，可以达到表面非常漂亮的焊接效果，激光焊后处理少，可以减少或消除后续抛光和整平工序上产生的人工成本。

焊接难焊接的材料

激光焊接不仅可以对多种异质金属材料施焊，还可用于钛、镍、锌、铜、铝、铬、铌、金、银等金属及其合金以及钢，可伐合金等材料的焊接，能很好地满足家电产品新材料的开发应用。

适合焊接薄板非喷涂外观件

激光焊接机焊接纵横比大，能量比小，热影响区小，焊接变形量小，特别适用于焊接薄板非喷涂外观零件以及精密和热敏零件，可减少焊后修正和二次加工。

激光焊接优势对比

激光焊接根据焊接时焊缝的形成特点，可以把激光焊分为热传导焊接和激光深熔焊接。热导焊使用激光功率低，熔池形成时间长且熔深浅，多用于小型零件的焊接；深熔焊功率密度高，激光辐射区金属熔化速度快，在金属熔化的同时伴有强烈的气化，能获得较大熔深的焊缝，焊缝宽度比可达10:1。光纤传输激光焊接机选配CCD摄像监视系统，方便观察和精确定位；其焊斑能量分布均匀，具有焊接特性所需的最佳光斑；适用于各种复杂焊缝、各种器件的点焊、满焊以及1mm以内薄板的缝焊。

影响激光焊接的主要因素有光束特性、焊接特性、保护气体、材料特性以及焊接性能。⑴光束特性包括激光器、光学配置等；⑵焊接特性包括焊接接头形式、焊缝分布、装配精度、焊接工艺参数等；⑶保护气体包括保护气体的种类、流量、保护力式等；⑷材料特性主要与激光的波长、材料的性质、温度、表面状况有关，大部分材料对短波长的激光吸收率更高，室温时材料对激光吸收率较低，温度升高时吸收率急剧增大；⑸材料的焊接性能包括热导率、热膨胀系数、熔点、沸点等特性。

激光焊接相比传统的手工氩弧焊或者气保焊，采用最新一代光纤激光器，配置自主研发的焊接头，具有操作简单、焊缝美观、焊接速度快、无耗材的优势，在不锈钢板、铁板、镀锌板、铝板等金属材料焊接方面，可完美取代传统氩弧焊、电焊等工艺。钣金件氩弧焊焊缝和激光焊焊缝对比如图2所示。

图2 氩弧焊焊缝和激光焊焊缝对比

薄板常用的焊接方式有很多种，如激光焊接、电子束焊、氩弧焊、电阻焊、等离子弧焊等，而激光焊接与其他常用的焊接方法相比在热影响区、深度比、焊缝断面形貌、操作难易、自动加工、人工成本等方面有较大的优势。激光焊接与其他焊接方式对比见表1。

表1 激光焊接与其他焊接方式对比

注：“√”表示优势；“×”表示劣势；“0”表示适中。

激光焊接工艺参数设定

激光焊接设备关键在于工艺参数的设定与调整，根据零件的料厚和材质选择不同的扫描速度、宽度、功率等数值（占空比和脉冲频率通常情况下不需要改动），如图3所示，常见工艺参数见表2。

表2 常见工艺参数表

图3 激光焊接设备工艺参数设定

⑴工艺界面包含调试的工艺参数，点击框可修改，修改完毕后点击OK，然后保存在快捷工艺，使用时点击导入即可；⑵扫描速度范围 2～6000mm/s,扫描宽度范围 0～5mm。扫描速度受到扫描宽度的限制，该限制关系是：10≤扫描速度/(扫描宽度×2) ≤1000，如果超过限制，则会自动变为极限值。扫描宽度设为0 时，则不会扫描(即点光源)（最常用的扫描速度：300mm/s，宽度 2.5mm）；⑶峰值功率需小于等于参数页激光器功率；⑷占空比范围 0～100（默认100，通常情况下不需要改动）；⑸脉冲频率范围建议 5～5000Hz（默认2000，通常情况下不需要改动）。

不同料厚和材质的焊接功率不同，激光器功率为使用的激光器的最大功率。开光时由工艺功率的百分之N1,渐进至 100%；关光时由工艺功率的百分之百，渐进至N2，如图4所示。

图4 激光功率示意图

激光焊接设备应用

我司商用焊接车间焊接设备有：松下YC-315TX氩弧焊机、松下YC -300WX氩弧焊机、米勒二氧化碳气体保护焊机、佳十WF-21二氧化碳气体保护焊机、OTC 二氧化碳气体保护焊机和MIG焊机等，如图5、图6、图7所示。

图5 YC-315TX氩弧焊机

图6 佳士WF-21二氧化碳气体保护焊机

图7 OTC二氧化碳气体保护焊机

按照我司单车间产能，在焊接、打磨作业上可以减少人员投入3人，综合变形量减少20%，打磨工作量减少30%，焊接质量综合提升20%，焊接效率提升50%。经过产品工艺质量验证和生产操作验证，激光焊接机可以完全替代传统焊机，效果非常明显。随着我司涉足大巴空调、智轨空调以及高端家电等领域的产品开始涌现，为满足机组轻量化和高端材料的客户要求，只有强光焊接才可以完全满足此类机组结构件的焊接连接，这是传统焊接无法达到的。

结束语

焊接技术是我国成为制造大国的重要基石。如今，几乎所有领域，如机械制造、石油化工、交通能源、冶金、电子、航空航天等，都离不开焊接技术的支撑。新一代的焊接技术，以电子束焊和激光焊接为代表，正被愈加广泛地应用。考虑到环保和经营成本的因素，激光焊接具有高功率密度、无电极污染、非接触、机具损耗少，且不受磁场影响，能精准对准焊缝等诸多优点。因此，激光焊接是未来焊接的发展趋势，这也需要企业技术人员在应用层面提出更好、更高的要求，以推动激光焊机企业共同前行。

文/卢长水， 谈筱瑜， 黄启存， 汪浩松·珠海格力电器股份有限公司钣金喷涂分厂