火狐体育首页进入:聊一聊看着很火也确实很火的手持激光焊

　　本文改编自《光言万物》系列研讨会第65期凯普林光电光纤事业部产品经理周瑞顶的直播内容《手持激光焊的创新与蜕变》。

　　金属焊接技术的发展与近代工业和科学技术的发展紧密相连，并伴随着金属应用而逐渐完备，其按工艺过程特点可分为熔化焊、压焊和钎焊三大类。其中，熔化焊可分为氩弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊（二保焊）、激光焊接等；压焊分为电阻焊、冷压焊、锻焊等；钎焊分为火焰钎焊、感应钎焊等。

　　激光焊接的应用形式包括单激光焊、激光填丝焊接、摆动激光焊接、手持激光焊、激光TIG/MIG/MAG复合焊接以及蓝光红外激光复合焊接等。1985年，德国蒂森钢铁公司与德国大众汽车公司合作，在Audi100车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。2002年，中国第一条激光拼焊板产线正式投入运行，上海宝钢阿赛洛激光拼焊公司、一汽宝友激光拼焊有限公司相继投产。2003年，中航625所将“双光束激光焊接”技术应用到飞机制造——航空带筋壁板关键结构件。2008年到2010年期间，我国相继发布激光焊接国家标准和机械行业标准：GB/T 19867.4-2008激光焊接PROC、JB/T 11063-2010激光焊接工艺指南。2015年起我国政府大力推动新能源汽车的发展，主要以电动汽车为主。动力电池为激光加工带来大量需求，连接片、电芯、铜材料，以及铝合金、电池封装均采取了激光焊接技术，大大促进了激光焊接自动化的发展。2018年，得益于激光技术的进步和激光器价格的下降，国产光纤激光器大范围的应用，手持激光焊应运而生。

　　激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功率密度特性进行工作，通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域，在极短的时间内使被焊区域形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊区域熔化并快速凝固形成焊点或焊缝。

　　与其他焊接方法相比，激光焊接具有以下特点：1）能量集中、焊接速度快、效率高、加工精度高、焊缝深宽比大；2）热输入少、热影响区小、工件残余应力和变形小；3）焊接能量可精确控制、焊接效果稳定、焊缝美观光滑、一致性好；4）激光焊接绿色安全，传统弧焊会产生大量粉尘、焊渣以及弧光辐射。

　　手持激光焊机以焊接质量高、速度快、易上手、节能环保等诸多优势深受用户青睐，在市场取得一席之地，并迎来爆发式增长。手持激光焊可大范围的应用于不锈钢家居、橱柜厨卫、配电箱、货架、楼梯电梯、门窗护栏等行业。2018年，手持激光焊逐渐被市场认可，并成为激光焊接领域年度新星；2019年，各厂商在工博会上也相继发布手持激光焊产品；截至2021年，历经多年的技术沉淀，手持激光焊即将蜕变，迎来高光时刻。

　　对于从事小规模加工或非大范围焊接的生产车间，相对于自动化激光焊接工作站，手持激光焊是最佳的选择，无需专用设备及焊接工作台，占用空间小，针对焊接产品的多样化，产品形状灵活，激光手持焊接机可完全满足这种生产的需要。

　　手持激光焊在薄不锈钢板、铁板、铝板等金属材料方面的焊接速度、焊接品质、后续处理（光滑平整无需人工打磨）等方面都有着明显优势，加之优越的节能特性符合国家“碳达峰、碳中和”目标，因而存在很强的替代传统工艺潜力。

　　基于一体式设计理念，激光器、水冷系统、焊枪、送丝机及控制部分整合在一起，占地面积更小，对场地要求低，配备移动滑轮，可根据现场要求，随时调整工位，方便灵活。并具有简单易操作、焊缝美观、焊接速度快、无耗材等优点，在焊接薄不锈钢板、铁板、镀锌板、铝合金、铜合金等金属材料时，可以完美替代传统的氩弧焊和电焊。1）节省本金手持激光焊的节约成本优势大多数表现在提高效率、减少焊后处理等方面。手持激光焊接速度快，是传统氩弧焊接的3～5倍，比氩弧焊节省电能80％～90％左右。一台设备可降低3名以上专业焊工人力成本。同时焊缝平滑，可减少后续打磨工序，投资回报周期短。

　　2）焊接质量高手持激光焊的焊接质量高，激光能力密度高，焊接热影响区域小，工件无变形、无焊疤，焊接牢固。焊缝光滑均匀，焊接后易打磨或无需打磨。手持式焊头配备光纤发生器，灵活方便，少了定位和夹具的制约，使得激光焊接在室外操作得以实现。

　　3）绿色环保传统弧焊会产生大量焊接灰尘、焊渣以及弧光辐射，对环境污染大。手持激光焊可有很大成效避免这些问题。

　　4）去技能化、适应性高手持激光焊智能化水平高、操作简易，对于零焊接经验的工作人员来讲可快速培训上岗。同时，手持激光焊适应性高，适合各种规格金属焊接，即使是钣金内部焊接、拼接、阳角焊接也能轻松焊到、焊透，对工件实现任意部位任意角度的焊接。

　　第一代手持激光焊的焊接功率只有200W、400W、500W，光斑0.6mm～2mm，非摆动焊接。虽然可以在一定程度上完成一些范围内的焊接，但光电转化效率低、设备体积大、焊接熔深小、可焊范围小、设备成本高。只适合薄板材料且焊接强度要求不高的产品。初步应用于有美观性要求的广告牌、装饰件、磨具修补等行业，对于结构件来讲焊接暂时没有任何办法取代氩弧焊。

　　随着2017年国产激光企业的纷纷崛起，国产光纤激光器得到了广泛推广。第二代手持激光焊是多种创新型激光器、焊接头、水冷机、送丝机、控制管理系统自由组合产品，激光功率明显提升，安全保护措施普遍被应用，产品已开始优化关键性能，实现摆动焊接功能。国产光纤激光器厂家纷纷推出了500 W、1000 W和1500 W等中高功率激光器，光纤激光器以光束质量好、体积小、能耗小、设备稳定兼容性好等特点迅速占领了市场。

　　“第三代手持激光焊接机”打破激光器、水冷机概念限制，实现激光冷却一体设计，产品高度集成，体积更小、重量更轻，功能更强大，并配备智能蓝牙，实时监控设备状态，模块化的设计使组装更方便快捷，适配多种手持激光焊接头。产品向高可靠性、更便携、更惠民的方向不断迭代创新和蜕变。现阶段手持激光焊没形成技术壁垒及龙头效应，激光企业IPG、创鑫激光、光惠激光、热刺激光、大族激光、华工激光、迅镭激光、奔腾激光等相继推出手持激光焊接机，但并没取得非常大的优势。手持激光焊厂商得以迅速增加，除看准市场机会、快速运作外，产业初期和洋产品（IPG）未进入阶段，研发及技术创新门槛比较低也是重要的因素。同时传统弧焊厂商、现有高端激光器应用厂商以及渠道厂商也相继进入手持激光焊领域。上游激光企业不断引领手持激光焊行业产品升级：引领手持焊厂商向更小更轻的手持焊方向发展，如IPG推出风冷手持激光焊、凯普林推出更适合手持激光焊厂商的闪电系列光纤激光器等。