激光是20世紀以來,繼原子能、計算機、半導體之后,人類的又一重大發明,被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。
光是從組成物質的原子中發射出來的,原子獲得能量后處于不穩定狀態(也就是激發狀態),它會以光子的形式把能量發射出去。而激光,就是被引誘(激發)出來的光子隊列,這光子隊列中的光子們,光學特性一樣,步調極其一致。打個比方就是,普通光源,比如電燈泡發出來的光子各不同,而且會各個方向亂跑,很不團結,但是激光中的光子們則是心往一處想,勁往一處使,這導致它們所向披靡,威力很大,以至于,人們過去常把激光稱為“死光。
由于激光具有非常好的優點,上世紀70年代,激光技術就已經開始在焊接領域應用,目前在焊接方法領域的研究比例中,激光焊接約占20%,僅次于氣體保護焊。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態、光束質量好。
激光加工領域中,激光焊接被國際公認為“二十一世紀最有發展潛力的制造技術之一”。過去的2014年,國內大功率激光焊接市場規模尚不到10億元,比低功率焊接設備的銷售收入還低。預計,到2018年其市場規模將突破20億元。
激光加工屬于無接觸加工,并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調,因此可以實現多種加工的目的。它可以對多種金屬、非金屬加工,特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面處理、焊接、打標和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。激光加工技術已在眾多領域得到廣泛應用,隨著激光加工技術、設備、工藝研究的不斷深進,將具有更廣闊的應用遠景。由于加工過程中輸入工件的熱量小,所以熱影響區和熱變形小;加工效率高,易于實現自動化。
隨著大功率激光器的出現,激光焊接在機械、汽車、造船、航空航天、鋼鐵、海洋工程、零件表面修復等工業領域獲得了日益廣泛的應用。