1 引言

20世紀60年代，激光的出現是人類史上最重大的科學成果之一，而在激光工藝技術中，激光焊接技術是目前重點發展的技術。

20世紀末，歐美各國已將激光焊接技術在工業(ye) 製造過程中充分應用。而我國激光焊接技術剛剛起步，其在工業(ye) 發展的應用還需根據我國的工業(ye) 發展特點製定出相應的策略。

隨著工業(ye) 製造的快速發展，環保、節能、高效、敏捷的加工技術將成為(wei) 發展重點，而激光焊接技術正是符合這一發展趨勢的加工技術，因此它將會(hui) 成為(wei) 21世紀最有發展前景的應用技術之一。

2 激光技術的研究現狀

目前，在激光焊接技術的研究過程中，其研究領域主要集中在激光器、等離子體(ti) 控製、自動檢測技術及各種材料激光焊及激光切割質量等方而。下而將從(cong) 三個(ge) 方而對激光焊接技術研究現狀進行概述。

2.1激光器的研究現狀

目前，應用較為(wei) 廣泛且技術較為(wei) 完善的激光器主要有CO2激光器、Nd:YAG激光器和半導體(ti) 激光器等。

CO2激光器屬氣體(ti) 激光器，其激光活性介質為(wei) 碳酸氣、氮氣、氦氣等混合氣體(ti) ，其中CO2為(wei) 產(chan) 生輻射的氣體(ti) ，氫氣和氦氣為(wei) 輔助性的氣體(ti) ，發射光一般以連續的方式工作，波長為(wei) 10.6微米，電能轉化為(wei) 光能的效率為(wei) 10%-30%，其輸出功率一般為(wei) 0.5-50kW;世界上第一台激光器所用工作物質為(wei) 紅寶石。

而Nd:YAG激光器屬固體(ti) 激光器，鑽鋁石榴石(YAG)晶體(ti) 中加有一定量欽離子是它的激光活性介質，發射光的工作方式為(wei) 連續和脈衝(chong) ，波長為(wei) 1.06微米，電能轉化為(wei) 光能的效率為(wei) 3%-10%，其輸出功率一般為(wei) 0.1-5kW。

Nd:YGA激光器的電-光轉化效率比CO2激光器的低，材料對其光束吸收率高，對高反射效率的材料有較好的焊接效果，特別是Nd:YAG激光器可用光纖運輸，使得其與(yu) 機器人加工係統匹配方便，這對自動化生產(chan) 和遠程控製的實現有著重要的意義(yi) ，因此在激光焊接中占據主要地位。

雖然集中開發研製設備仍然是CO2激光器，但提高最大輸出功率已不在其中，而光束質量及其聚焦性能的提高才是其核心。

研發提高平均功率是Nd:YAG激光係統的發展趨勢，而此發展趨勢受限於(yu) 難生長出高質量晶體(ti) 和獲得激光技術。

近年來，新型激光器正高速發展，比如CO激光器和光纖激光器。CO激光的波長是CO2激光的一半，材料對CO的吸收率大於(yu) CO2，相對於(yu) YAG激光器，CO激光器具有其所特有的低成本和輸出易於(yu) 放大等特點，幾十千瓦的輸出十分容易獲得，適合應用於(yu) 手工業(ye) 的製造。光纖激光器也憑借著免維護，轉換效率高於(yu) 27%，光纖距離大焦距(可達200m)等眾(zhong) 多優(you) 勢占據工業(ye) 市場，具有十分強大的發展潛力。

2.2 等離子體(ti) 控製的研究現狀

等離子體(ti) 是不同於(yu) 固、液、氣的物質第四態，它的出現儼(yan) 然成為(wei) 激光技術而臨(lin) 的最大問題。激光的高能量密度使金屬汽化，在空氣中當汽化後的金屬與(yu) 激光接觸，出現電離現象便產(chan) 生了大量的等離子體(ti) 。等離子體(ti) 吸收、散射和折射激光束的特點，使光斑聚焦位置偏離，焊接效果直接受到影響。

因此，如何控製等離子體(ti) 是激光優(you) 化的最有效方式。日本的YArata發明了激光擺動法避免等離子體(ti) 的產(chan) 生。影響激光束傳(chuan) 輸的關(guan) 鍵是等離子體(ti) 的電子密度，可通過磁場輻射的方式來降低等離子體(ti) 對激光束的屏蔽作用。除此之外，也可側(ce) 吹輔助氣體(ti) 或者在低氣壓環境中進行焊接，以此來控製等離子體(ti) 。

2.3 激光焊接過程自動檢測的研究現狀

激光焊接過程需要實時監控技術對產(chan) 品的質量進行控製，這是激光焊接技術實現自動化的研究方向。有研究者係統地闡述了在激光焊接過程中對聲信號和光信號的檢測，並設計了具有可行性的設計方案。

Li和Steem等設計了用來檢測等離子體(ti) 動態電信號的絕緣噴嘴。高向東(dong) 等利用視覺傳(chuan) 感技術和圖像處理技術，有效地提取了焊接過程中的各種信號，實現了激光焊接技術的自動化控製YoungWhanPark等通過UV和IR探測器檢測等離子的紅外線和紫外線輻射，使得焊接過程的在線監測成為(wei) 可能.

ChangWS和SJNa用數學模型論證了熱源控製在焊接過程中的重要作用。SDixon等利用電磁學轉換器檢測焊接過程中的超聲波，通過材料內(nei) 部的超聲波來反映焊接缺陷。

目前的研究結果表明:聲、光、電、紫外/紅外線輻射信號和超聲波信號可用來檢測激光焊接過程。