激光焊接技術：原理、優勢與廣泛應用

2025-02-13

在現代制造業中，焊接技術是連接材料的核心手段，而激光焊接技術以其獨特的優勢，正在成為高端精密制造領域的首選方案。麥格米特焊接技術作為行業內的佼佼者，致力于為客戶提供高效、可靠的激光焊接解決方案。本文將深入探討激光焊接的原理、機理、優勢及其廣泛的應用場景，助您全面了解這一革命性技術。

一、激光焊接的原理

激光焊接是一種利用高能激光束照射工件表面，使其快速熔化并形成永久連接的焊接方法。其核心原理在于將光能轉化為熱能，從而實現材料的熔化和重結。

激光焊接工作原理圖.png 激光焊接原理1.png 激光焊接原理2.png

其工作流程包括以下幾個關鍵步驟：

激光照射：高能激光束通過光學系統聚焦于工件表面，形成高功率密度的光斑。
能量吸收：材料吸收激光能量，表面溫度迅速升高，導致材料熔化。
熔化與連接：兩焊件的接觸面材料熔化，形成熔池，隨后在冷卻過程中重新結晶，產生堅固的焊縫。
冷卻與固化：熔池冷卻后，形成高強度、致密的焊縫，焊縫質量穩定。

二、激光焊接的機理

激光焊接的機理主要包括兩種模式：熱傳導焊接和深熔焊接。

1. 熱傳導焊接

過程：激光束照射在材料表面，一部分光能被吸收并轉化為熱能。熱量通過熱傳導向材料內部傳遞，使兩焊件的接觸面熔化并連接。

特點：

適用于薄板材料（厚度通常小于2mm）。
焊接速度快，熱影響區小，焊縫組織致密。
避免了深熔模式下可能出現的蒸汽效應。

2. 激光深熔焊

過程：高功率密度的激光束使材料迅速熔化并汽化，產生金屬蒸汽。蒸汽的反作用力使熔液向深處排擠，形成深而窄的熔池。

特點：

適用于高熔點材料和厚材料（厚度可達幾十毫米）。
焊縫深度大，強度高，接頭性能接近基材。

三、激光焊接的核心優勢

相比傳統焊接方法（如氣焊、電弧焊等），激光焊接具有顯著的優勢：

高精度與穩定性：激光束的光斑尺寸可小至幾十微米，焊縫組織致密，熱影響區小，接頭強度接近基材強度。
高效率：焊接速度快，效率是傳統弧焊的至少5倍以上，尤其適合大規模工業生產。
自動化便捷：支持自動化控制，尤其適合結合機器人或數控設備進行大規模生產。
適用范圍廣：可焊接高熔點金屬（如鋼、鋁、鈦）、異種材料（如銅鋁焊接）以及非導電材料（如塑料、陶瓷）。
焊縫成型好，免后期處理:焊縫表面平整，減少了焊后打磨、清理等額外工序的需求。
環保節能：無需焊料，煙塵和噪聲低，符合環保要求。

激光焊接和傳統焊接.png

1）MEGMEET LUX系列手持激光焊接機、傳統弧焊、固體YAG焊接的對比：

激光焊接對比傳統焊接.png

2）激光焊接、氬弧焊、電阻焊、釬焊、電子束焊對比：

激光焊接較其他焊接工藝的優勢.png

四、激光焊接的廣泛應用

隨著光纖激光器技術日趨成熟、綜合成本不斷下降，大規模工業焊接使用的激光器已經從原來的小功率細小工件焊接、模具焊等逐步延伸甚至搶占了部份傳統氬弧焊的市場，并且在此基礎上延伸出了機器人激光焊接（工作站）、激光熔覆焊、激光&電弧復合焊、手持激光焊等，逐漸往中薄板焊接、新能源鋰電、汽車、光伏、儲能等新興行業拓展。激光焊接常見應用有：

1. 新能源領域

鋰電池：用于電極片、極耳、外殼等關鍵部件的焊接。
光伏行業：應用于太陽能電池組件的連接。
儲能設備：滿足高強度、密封性要求的焊接需求。

2. 汽車行業

電動汽車：用于電池箱、車身結構件等的焊接。
高端車身件：焊接鋁合金、鋼等高強度材料，減輕車身重量。

3. 精密制造

模具焊接：修復模具劃痕、補牙等，延長模具使用壽命。
貴金屬焊接：應用于珠寶、電子元件等領域。
廣告字激光焊：用于大型廣告標牌的精密焊接。

4. 創新技術

3D打印：結合激光熔覆技術，實現增材制造。
機器人焊接：通過機器人工作站實現高效自動化焊接。

5. 其他領域

藍光與光纖復合焊接：應用于銅、鋁等高反光材料的焊接。
激光&電弧復合焊：結合激光和電弧焊接技術，進一步提升焊接效率和質量。

五、WOBBLE焊接技術：激光焊接的新突破

1. 振鏡焊接頭與WOBBLE焊接頭的技術對比

振鏡焊接頭：振鏡焊接頭通過高頻振動的光斑實現區域焊接，適用于100-300mm直徑范圍內的區域焊接。其優點是無需移動焊接頭，速度快，適合大面積、對稱的焊接任務。然而，振鏡焊接頭的成本較高，且對焊接頭的精度要求較高，限制了其在某些細分領域的應用。

振鏡焊接.png

WOBBLE焊接頭（搖擺頭）：WOBBLE焊接頭是振鏡焊接頭的延伸開發，通過在普通直頭中加入小范圍擺動的振鏡，實現光束的搖擺運動。與振鏡焊接頭相比，搖擺頭具有更高的性價比和更廣的適應范圍，能夠在不改變焊接頭的前提下，適應不同類型的焊接任務。

傳統擺動焊接.png

2. WOBBLE焊接技術的核心優勢

焊縫加寬：WOBBLE焊接頭可以將焊縫寬度從傳統的1-2mm擴大至5mm（雙絲焊可達8mm），極大地提高了對薄板焊接的適應性，同時降低了對工件裝配精度的要求。
高加工重復性：由于WOBBL E焊接頭采用小范圍擺動的光束，焊縫的形態和尺寸更加穩定，確保了加工的高度一致性和重復性，尤其適合自動化生產線。
焊縫成型優良：搖擺頭的光束運動使焊縫表面更加平整，焊接后的表面質量更高，減少了后期處理的需求。同時，焊縫的機械性能更優，適合高強度、高耐用的工件要求。
廣泛的適用性：WOBBLE焊接技術不僅適用于傳統的薄板焊接，還可以用于異種材料的連接（如銅鋁焊接）以及高反光材質的焊接任務，進一步擴大了激光焊接的應用范圍。