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2026-01-26
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既能切割又能焊接的“神奇之光”

日期:11-12
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版面:第08版:新知·前沿       上一篇    下一篇

●张广超 赵文灿

在现代工业制造中,激光是一种“神奇之光”:它能像刀一样将钢铁切得整齐光滑,又能像胶水一样把断裂金属紧紧焊合。让人好奇的是,激光既能破坏又能连接,既能分离又能融合,这两种作用看起来完全相反,难道不矛盾吗?其实,只要了解激光的本质和它与材料作用的物理过程就能明白,这不仅不矛盾,反而体现了激光强大的可调控能力。

激光,全称“受激辐射的光放大”。与普通光相比,它有3个显著特点:单色性(光波波长一致)、相干性(光波方向一致且同步振荡)和高方向性(光束集中、不易发散)。这些特性让激光能聚焦成极细的高能束流,在极小区域内释放巨大能量,就像一柄精细的手术刀,无需接触材料,通过能量轰击、加热和熔化就能完成加工任务。而切割与焊接的差异,就藏在对激光参数的调控中。

激光切割的原理是将激光聚焦在材料表面,使材料瞬间升温至熔化、气化甚至烧蚀状态,形成精确切缝。这一过程通常需要辅助气体配合——氧气、氮气或压缩空气能把熔化或气化的材料从切缝中吹走,确保切割边缘干净利落。

这种加工方式适用于金属、塑料、陶瓷等材料的高精度加工。相比传统刀具,激光切割有诸多优势:非接触式加工避免了刀具磨损问题;高速度提升了生产效率;较窄的缝宽和较小的热影响区保证了加工精度,尤其适合对材料完整性要求高的场景。从本质上看,激光切割是一种破坏性加工,目标是将材料分离。

但激光并非只能“破坏”,通过参数调节,它也能实现“连接”功能——激光焊接。焊接时,激光能量集中于材料连接处,使焊缝局部熔化,随后快速冷却凝固,让原本分离的材料合成一体。这种加工方式能实现极高的接头强度,且焊缝狭窄、表面美观,非常适合对精度和外观要求极高的制造场景。

在工业领域,激光焊接的应用十分广泛:智能手机的金属边框、动力电池的连接片、高铁的轻量化车体,甚至航天器的关键结构件,都依赖激光焊接技术。在医疗行业,它还用于制造精密不锈钢手术器械或种植体,避免了传统焊接可能出现的污染和焊缝粗糙问题。可以说,激光焊接是让材料“在高温中牵手”,实现无缝连接的过程。

很多人会问:切割和焊接用的是同一束激光吗?答案是:激光光源可以相同,但使用方式截然不同,核心在于参数配置的差异。

以常见的连续波激光为例,当激光器工作在高功率、长时间照射模式,且配合高压辅助气体时,激光就具备了强大的切割能力;当功率调至适中、照射区域适当减小,并精准控制时间和扫描轨迹时,它就能进行精准焊接。甚至有些激光加工设备可在同一台机器上切换模式,实现“切焊一体化”。

此外,激光器的类型也会影响功能:脉冲激光器能在极短时间内输出高能量激光脉冲,适合薄板或微小结构件的点焊、缝焊;高功率连续激光器则更适合深熔焊接,可让材料在更深范围内熔化融合。

这就像厨师用火,煎与炖的差异在于火候控制。激光本身是一种能量工具,切割与焊接的功能差异,本质是人类对其使用方式的调控结果。

所以,激光既能切割又能焊接并不矛盾。这两种看似对立的功能,实则是激光“精准可控”特性的不同表现——通过调节功率、照射时间、光束形态等参数,激光可按需实现分离或连接材料的目标。这不仅体现了激光作为工具的高度灵活性和可调性,更彰显了人类对光的理解与利用已达到成熟的水平。 据《解放军报》