激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。
光是从组成物质的原子中发射出来的,原子获得能量后处于不稳定状态(也就是激发状态),它会以光子的形式把能量发射出去。而激光,就是被引诱(激发)出来的光子队列,这光子队列中的光子们,光学特性一样,步调极其一致。打个比方就是,普通光源,比如电灯泡发出来的光子各不同,而且会各个方向乱跑,很不团结,但是激光中的光子们则是心往一处想,劲往一处使,这导致它们所向披靡,威力很大,以至于,人们过去常把激光称为“死光。
由于激光具有非常好的优点,上世纪70年代,激光技术就已经开始在焊接领域应用,目前在焊接方法领域的研究比例中,激光焊接约占20%,仅次于气体保护焊。焊接用激光器要求功率密度高(104 -1015 W/cm2)、功率密度分布呈基模态、光束质量好。
激光加工领域中,激光焊接被国际公认为“二十一世纪最有发展潜力的制造技术之一”。过去的2014年,国内大功率激光焊接市场规模尚不到10亿元,比低功率焊接设备的销售收入还低。预计,到2018年其市场规模将突破20亿元。
激光加工属于无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调,因此可以实现多种加工的目的。它可以对多种金属、非金属加工,特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面处理、焊接、打标和打孔等。激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。激光加工技术已在众多领域得到广泛应用,随着激光加工技术、设备、工艺研究的不断深进,将具有更广阔的应用远景。由于加工过程中输入工件的热量小,所以热影响区和热变形小;加工效率高,易于实现自动化。
随着大功率激光器的出现,激光焊接在机械、汽车、造船、航空航天、钢铁、海洋工程、零件表面修复等工业领域获得了日益广泛的应用。