2023年第3期热加工www.mw1950.com32焊接与切割Welding&Cutting激光焊接系统环境影响生命周期评价研究张琼之，曹华军，葛威威重庆大学机械与运载工程学院重庆400044摘要：激光焊接技术有着广泛的应用，但仍然存在高能耗、低能效和严重的环境问题。本研究旨在用生命周期评价方法分析激光焊接的环境影响，并将激光焊接与MIG焊、TIG焊和焊条电弧焊等典型焊接工艺进行比较。结果表明：电力消耗、材料消耗在焊接过程中对全球变暖潜值（GWP）的影响占主导地位；激光焊接系统中，冷却装置电力消耗对GWP的贡献超过65%。尽管激光焊接具有更好的焊接质量，但GWP指标高于MIG焊接和TIG焊接，而焊条电弧焊因成品率低导致物料和能源消耗过高产生更严重的环境影响。该研究可为激光焊接工艺的改进提供理论基础。关键词：生命周期评价；激光焊接系统；清单分析；全球变暖潜值；资源效率1序言目前，全球气候变暖与环境退化日益严重。2021年，全球温室气体（GreenHouseGas,GHG）排放量已达480亿tCO2当量，其中能源燃烧和工业过程产生的碳排放量占能源部门GHG的近89%[1]。因此，减少环境排放和提高资源效率已成为制造业可持续发展的关键性挑战[2]。焊接工艺作为一项常用的连接加工技术，已广泛应用于汽车、轨道交通及船舶等行业。随着焊接技术的不断发展，激光焊接作为一种先进的焊接工艺，因其焊接效率高、性能强、自动化程度高而得到广泛应用和发展[3]。该工艺特别适用于高反射、轻质材料（如铝合金和镁合金）的焊接。尽管目前针对激光焊接的工艺机理和难点已得到广泛研究并有效解决[4-7]，但仍存在低能量转换效率、高能耗和严重的碳排放等问题[8-10]，限制了激光焊接技术进一步的提升和应用。因此，激光焊接在节能减排方面具有巨大潜力。目前，针对焊接工艺的环境影响已开展大量研究。ALEXOPOULOS等[11]比较了激光焊接和铆接工艺用于加工飞机组件时的能耗、工艺时间、成本和碳排放，结果表明，激光焊接是一种更环保的工艺。段诚茂等[12]为降低激光焊接工艺的环境影响，提出一种基于目标级联法的铝合金激光焊接系统碳排放优化方法。YILBASBS等[13]通过块参数分析研究了激光焊接的能耗和焊缝几何形貌，并对不同合金的激光焊接进行了生命周期分析。SPROESSERG等[14]对焊条电弧焊、激光电弧焊、电弧喷涂和改进电弧喷涂的MAG焊接进行了生命周期评估，结果表明，由于激光电弧焊能耗与焊接时间的比值较小，因此对环境的影响较小。上述研究为焊接工艺的环境评价提供了一定的基...
