01引言

激光技術自1960年代問世以來，因其高能量密度、良好的方向性和可控性，在工業制造領域迅速發展為關鍵工具。與傳統機械加工方法相比，激光加工具備非接觸、高精度、自動化程度高等顯著優勢，廣泛應用于材料切割、焊接、打標、鉆孔、及增材制造等的工業制造中。根據激光器類型及其工藝特性，工業激光加工主要分為激光切割、激光焊接和激光增材制造三大類，每種工藝方式均具有獨特的作用機制和適用范圍。

02激光切割

激光切割是最成熟的工業激光應用之一，利用高功率激光束熔化、汽化材料，并配合輔助氣體吹走熔渣，實現高效、精準的切割。CO?激光器和光纖激光器是目前主流設備，適用于碳鋼、不銹鋼、鋁合金等材料的中薄板切割。該技術的優勢在于切縫窄、熱影響區小、無需模具且可快速更換加工路徑，特別適用于汽車制造、鈑金加工與航空航天等高要求行業。

（1）在汽車制造中，激光切割用于生產從車身面板到發動機的各種部件。例如，光纖激光器用于高精度切割高強度鋼部件，從而實現汽車的輕量化。

（2）航空航天工業也受益于激光切割技術，特別是在生產由鈦和復合材料等先進材料制成的復雜部件方面。例如，超快激光可用于切割形狀復雜的鈦合金部件，同時最大程度地減少熱損傷，確保部件的結構完整性，顯著提高了航空航天部件的性能和安全性。

圖1.?激光切割原理圖

03激光焊接

激光焊接依靠激光束高速熔化金屬材料實現連接，具備熔深大、速度快、熱輸入低的特點。常見焊接模式包括連續激光焊接和脈沖激光焊接，適用于薄板精密焊接及深熔焊場景。相較于電弧焊接，激光焊縫強度高、變形小，適用于動力電池封裝、不銹鋼器件焊接及核電結構件制造等領域。特別是在電池制造中，激光焊接已成為主流連接方式。

（1）在汽車行業中，激光焊接用于連接車身面板、發動機部件和其他關鍵部件。例如，光纖激光器用于高精度焊接高強度鋼部件，從而形成堅固耐用的接頭。

（2）電子行業在電子行業中，激光焊接用于高精度連接小而精密的部件。例如，二極管激光器用于焊接鋰離子電池中的電池片，確保電氣連接的可靠性。

（3）在航空航天工業中，波音787夢幻客機采用激光焊接工藝連接鈦合金與復合材料，大幅減少了鉚釘數量，降低了機身重量，提高了燃油效率。

圖2.?激光填絲焊接原理圖

04激光增材制造

激光增材制造（即激光3D打印）通過逐層熔化粉末或絲材實現復雜結構的逐層堆積，代表了制造方式從“減材”向“增材”的變革。基于激光的增材制造工藝，例如選區激光熔化和直接金屬沉積，能夠生產具有高精度和高強度的復雜金屬部件。相比傳統加工，激光增材制造可在保持材料強度的同時，實現復雜結構的一體成型與輕量化設計。

（1）在汽車制造中，法拉利F1賽車的鈦合金部件使用激光增材制造技術制造，提高了零部件的耐熱性和強度，優化了賽車空氣動力學設計。

（2）醫療行業在醫療行業中，基于激光的增材制造用于生產定制植入物和假肢。

（3）在航空航天工業中，基于激光的增材制造被用于生產渦輪葉片和燃油噴嘴等復雜部件。

圖3.?3D打印技術發展歷史。

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05結論

激光技術作為先進制造的重要支撐，正在不斷拓展其工業應用邊界。當前，激光加工也正向更高功率、更高精度和多工藝復合方向發展，例如激光-電弧復合焊、激光超快微加工、激光智能監測系統等。未來，隨著高功率半導體激光器、智能控制系統和綠色制造理念的不斷推進，激光加工將持續在智能制造、個性化產品與極端材料加工等領域發揮關鍵作用。

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審核編輯 黃宇