4、电子工业
激光焊接在电子工业中,特别是微电子工业中得到了广泛的应用[12]。由于激光焊接热影响区小加热集中迅速、热应力低,因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中,显示出独特的优越性,在真空器件研制中,激光焊接也得到了应用,如钼聚焦极与不锈钢支持环、快热阴极灯丝组件等。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05-0.1mm,采用传统焊接方法难以解决,TIG焊容易焊穿,等离子稳定性差,影响因素多而采用激光焊接效果很好,得到广泛的应用。
5、生物医学
生物组织的激光焊接始于20世纪70年代,Klink等及jain[13]用激光焊接输卵管和血管的成功焊接及显示出来的优越性,使更多研究者尝试焊接各种生物组织,并推广到其他组织的焊接[14、15]。有关激光焊接神经方面目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究[16-18],刘铜军进行了激光焊接小血管及皮肤[19]等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究[20]。激光焊接方法与传统的缝合方法比较,激光焊接具有吻合速度快,愈合过程中没有异物反应,保持焊接部位的机械性质,被修复组织按其原生物力学性状生长等优点[21]将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。
6、其他领域
在其他行业中,激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料焊接中国内进行了许多研究,如对BT20钛合金[22]、HEl30合金[23]、Li-ion电池[24]等激光焊接,德国玻璃机械制造商Glamaco Coswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。
三、激光焊接设备的智能化控制
激光焊接监控自动化的关键之一是熔池的实时监视,因此,跟踪传感器的选择成为了一个至关重要的前提。在所有传感器中,光学传感器以其灵敏度和测量精度高,动态特性好,于工件无接触及包含的信息量大等特点,成为发展得最快的跟踪传感器,而CCD(Charge-coupled Device电荷耦合装置)集成光学器件的应用又使得光学传感器上升到了视频传感的新高度[25]。激光焊接的优点之一是焊接速度快,薄板的焊接速度可达10m/min以上[26],在高速连续的焊接过程中,如果出现焊接缺陷,将在极短的时间内造成大量的废品。实现在线的激光焊接质量监测是保证质量的十分重要的环节,华中科技大学设计的信号处理及反馈控制系统通过将声、光传感器所采取的信号放大、滤波、双限比较后进行A/D转换,再将数字信号由微机进行处理等,对激光输出功率、焊接速度、离焦量等工艺参数进行控制实现最佳工艺数[27]。解决熔透问题,基本前提是对激光焊接过程进行实时检测和控制,提取激光焊接的特征信号。近十年来,国内外的研究机构主要针对焊接过程中光致等离子体产生的声、光、电、热等信息进行提取,并分析处理,寻找特征信号[28,29,30]。在填丝激光焊接时,激光填丝焊对接间隙宽度是主要的参数,为了保证缝全长都取得良好均匀的成形,实现高质量的激光填丝激光焊,开发了高精度对缝间隙检测传感器以从高质量送丝控制系统[31]。
对于激光深熔焊而言,利用光学传感器检测焊接过程中的等离子体和反射激光的信号特征是一种简单而有效的实时检测焊接过程的方法[32]。目前,利用光电管检测焊接过程中的等离子体或反射光的方法主要从工件侧面或与激光同轴两个方向进行。至于光学传感器的选择,有三种不同波段的传感器可用于激光焊接过程检测。如紫外波段的传感器用于CO2激光焊接时的等离子体检测,可见光波段的传感器用于CO2和Nd:YAG激光焊接过程等离子体或金属蒸汽羽焰的检测,红外波段用于Nd:YAG激光焊接的检测。到目前为北,检测到的光学信号与激光焊接参数,如焦点位置的关系已有很好的研究成果并被应用[33];另外利用光学传感器对激光焊接过程中产生的缺陷,如烧穿、孔洞或驼峰状表面缺陷的检测也有相关报道[34]。
四、激光焊接发展趋势以及需进一步探讨的问题
1、复合焊接(YAG激光与脉冲MIG复合焊接、Nd:YAG和受激准分子激光叠加)
人们在广泛应用激光焊接技术的同时,不断地对其进行深入的研究,发现它有一定的缺点:在激光焊接过程中,母材受热熔化、汽化,形成深熔小孔,孔中充满金属蒸汽,金属气体与激光作用形成等离子云。等离子云吸收、反射激光,降低金属材料对激光的吸收率,使激光的能量利用率降低;对焊接母材端面接口要求高,容易产生错位;容易生成气孔疏松和裂纹;焊后在母材端面之间的接口部位有存在凹陷,焊接过程不稳定等等[35],为消除或减少单热源激光焊接的缺陷,人们在保持激光加热优点的基础上,利用其他热源的加热特性来改善激光对工件的加热,从而把激光与其他热源一起进行复合热源焊接[36-39]。主要有激光与电弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接以及双激光束焊接等。激光与电弧焊接结合起来,这种复合工艺综合了激光与电弧的优点,即将激光的高能量密度和电弧的较大加热区组合起来,其优点1)可增加焊接熔深2)提高焊接速度与生产率3)改善接头性能4)降低设备成本同时,通过激光与电弧的相互作用,来改善激光能量的耦合特性和电弧的稳定性,以获得一种综合的效果。但是由于电弧的引入增加了焊接的热输入,从而必然使焊接热影响区和热变形增大。

