国内外激光焊接及其相关领域内的标准化现状

1、2010 年第 4 期 机械制造文摘焊接分册 国内外激光焊接及其相关领域内的 标准化现状 自 20 世纪 80 年代开始，激光焊接技术 在工业领域中的应用日趋广泛，起初主要是 汽车制造业， 然后扩展到冶金、 造船、 航空航 天、 电子、 机械等工业领域。基于对焊接技术 标准化的需求，工业发达国家从上个世纪 90 年代开始开展了激光焊接技术相应的标准修 订工作。 为了促进激光焊接技术健康发展， 国 际标准化组织中的焊接及相关工艺委员会 （ISO/TC44 ） ，在协调各国激光焊接标准的基 础上，逐步建立了 ISO 激光焊接技术标准体 系框架， 并陆续颁布实施了一系列标准。 当今世界最大的两个标准

2、化国际组织 ISO/IEC（国际标准化组织和国际电工委员 会 ） 均设立了专门的下设机构负责激光领域 内国际标准的制定。 在国际标准化组织 （ISO ） 中， 相关的技术委员会分别是 ISO/TC44 “焊接 及相关工艺” 技术委员会和 ISO/TC172 “光学 与光学仪器” 技术委员会。 该组织的具体分工 如下： ISO/TC172 中的 “电子光学系统” 分技术 委员会 （ISO/TC172/SC9 ）负责通用激光器及 激光相关设备的标准化； ISO/TC44 则负责激 光焊接及切割应用方面的标准化。国际电工 委员会下设的 “光辐射安全及激光设备” 技术 委员会 （IEC/TC72 ）

3、负责激光设备安全要求方 面的标准化。 国际上激光领域内的标准分工和归口情 况参见表 1。 激光作为一门新兴的加工技术， 其标准 表 1激光领域内国际标准化分工及归口情况 组织机构国际标准化机构国际电工技术委员会 机构代号ISO/TC44ISO/TC172IEC/TC76 机构名称Welding and allied processesOptics and photonics Optical radiation safety and laser equipment 归口领域激光焊接及相关工艺技术应用 通用的激光器和激光相关设 备、 试验方法 激光设备的安全要求、测试条 件等 我国与之对应 的标准

4、机构 全国焊接标准化技术委员会 （SAC/TC55 ） 全国光学和光学仪器标准化 技术委员会(SAC/TC103) 全国光辐射安全及激光设备标 准化技术委员会 （SAC/TC284 ） 朴东光， 王旭友， 滕彬 （哈尔滨焊接研究所， 黑龙江， 哈尔滨150080 ） 0前言 1ISO/IEC 的激光标准现状 焊接标准 6 2010 年第 4 期 机械制造文摘焊接分册 化尚处于不断发展和完善阶段。由于相关国 际组织的分工不同， 从严格意义上讲， 目前国 际上尚未建立一个完整统一的激光标准体 系。综合 ISO/TC172、 ISO/TC44 和 IEC/TC76 等相关机构的标准化活动， 可以看出

5、， 由若干 部分组成的一个相对 “松散” 的激光标准体系 正在形成。该体系按照现有标准化机构的归 口框架衍生、 发展。 体系中各部分的标准相互 依托、 配套， 并逐步拓展延伸。 ISO/IEC 激光标准体系框架参见图 1。 图 1ISO/IEC 激光标准体系框架 ISO/IEC 激光标准体系现状 激光器及相关 设备、 试验 激光设备的 安全要求 激光焊接及 切割应用 术 语 设 备 试 验 产 品 规 范 分 类 要 求 术 语 分 类 设备 验收 要求 方 法 激光器 （包括激光相关设备 ） 及其试验属 于激光标准体系的基础部分，这部分标准由 ISO/TC172 负责制定， 具体包括术语、

6、设备和 试验三类 （见表 2 ） 。 表 2激光器 （包括激光相关设备 ） 及其试验标准 标准编号标准名称类别 ISO 11145:2006光学和光学仪器激光器和激光相关设备术语及符号术语 ISO 15367-1:2003 激光器和激光相关设备激光束波前形状测定方法 第 1 部分： 术语和 基本要求 术语 ISO 11252:2004激光器和激光相关设备激光设备最低文件要求设备 ISO 11253:1993激光和激光设备激光装置机械接口设备 ISO 17526:2003 光学和光学仪器激光器和激光相关设备激光器的使用寿命 设备 ISO 11151-1:2000 激光器和激光相关设备一般光学元件

7、 第 1 部分： 紫外线、 可见光和 近红外线范围的元件 设备 ISO 11151-2:2000 激光和激光相关的设备 一般光学元件 第 2 部分： 红外线范围的元件设备 ISO 11146-1:2005 激光器和激光相关设备光束宽度、束散角和光束传输率的试验方法 第 1 部分： 无像散和简单像散束 试验 ISO 11146-2:2005 激光器和激光相关设备光束宽度、束散角和光束传输率的试验方法 第 2 部分： 一般像散束 试验 ISO/TR 11146-3:2004 激光器和激光相关设备光束宽度、束散角和光束传输率的试验方法 第 3 部分： 固有和几何激光束分类、 传输及试验方法 试验 焊

8、接标准 7 2010 年第 4 期 机械制造文摘焊接分册 IEC/TC76 负责激光安全方面的标准制 定， 这部分标准主要包括产品、 规范和分类要 求三类。值得一提的是： IEC/TC76 与 ISO/ TC172 在这个领域保持着密切的合作， ISO 11553 系列标准就是由双方合作制定的。 激光 设备安全标准参见表 3。 标准编号标准名称类别 ISO 12005:2003激光器和激光相关设备激光束参数的试验方法偏振试验 ISO 13694:2000 光学和光学仪器激光器和激光相关设备激光束能量密度分布的试验 方法 试验 ISO 13695:2004光学和光学仪器激光器和激光相关设备激光光

9、谱特性的试验方法试验 ISO 13697:2006 光学和光学仪器激光器和激光相关设备激光光学元件的镜面反射 率和正透视度的试验方法 试验 ISO 15367-2:2005 激光器和激光相关设备激光束波前形状测定方法第 2 部分: Shack- Hartmann 传感器 试验 ISO 24013:2006 光学和光学仪器激光器和激光相关设备光学元件针对偏振激光辐 射脉冲延迟的测定 试验 ISO/TR 22588:2005 光学和光学仪器激光器和激光相关设备激光光学元件吸收效果的 测定及评估 试验 ISO 11670:2003激光器和激光相关设备激光束参数的试验方法光束定位稳定性试验 I S O

10、1 1 2 5 4 - 3 : 2 0 0 6 激光器和激光相关设备光学表面激光诱导的损伤阈值的测定第 3 部分： 激光功率处理能力的保证 试验 ISO 11551:2003 光学和光学仪器激光器和激光相关设备激光光学元件光吸收性能 试验方法 试验 ISO 11554:2006 光学和光学仪器激光器和激光相关设备光束功率、能量和时间特 征的试验方法 试验 ISO 11254-1:2000 激光器和激光相关设备光学表面激光损伤阈值的测定第 1 部分: 1 对 1 测试 试验 ISO 11254-2:2001 激光器和激光相关设备光学表面激光损伤阈值的测定第 2 部分： S 对 1 测试 试验 标

11、准编号标准名称类别 ISO 11553-1:2005机械安全激光加工机械 第 1 部分： 一般安全要求产品 ISO 11553-2:2007机械安全激光加工机械 第 2 部分： 手持激光加工装置的安全要求产品 ISO/FDIS 11553-3 机械安全激光加工机械 第 3 部分： 激光加工机械及手持加工装置 的降噪安全要求及噪音测量方法(2 级精度) 产品 激光产品的安全 第 4 部分: 激光防护器产品 激光辐射功率和能量探测器、 仪器和设备产品 IEC/TR 60825-5： 2005规范 IEC 60825-2： 2007激光产品的安全 第 2 部分： 光纤传输系统的安全规范 激光产品的安

12、全 第 3 部分： 激光演示和展示指南规范 表 3激光设备安全要求标准 （IEC/TC72） IEC 60825-4： 2006 IEC 61040： 1990 激光产品的安全 第 5 部分: IEC60825- 1 的制造商检查明细表 续表 焊接标准 IEC/TR 60825-3： 2008 8 2010 年第 4 期 机械制造文摘焊接分册 目前已成熟的激光加工技术包括：激光 快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技 术、 激光切割技术、 激光打标技术、 激光蚀刻 技术、 激光微调技术、 激光存储技术、 激光划 线技术、 激光清洗技术、 激光热处理和表面处 理技术。 根据有关部门的统计， 全球

13、激光焊接 和切割技术占整个激光加工技术应用的 50% 以上。该领域的标准化由 ISO/TC44 负责。这 部分标准虽然起步较晚（基本上起步于本世 纪初 ） ， 但发展迅速。目前 ISO 激光焊接和切 割领域的标准主要包括三类： 术语分类、 设备 验收和方法， 具体参见表 4。 表 4激光加工应用标准 （焊接及切割 ） 标准编号标准名称类别 ISO 17658： 2002焊接火焰切割、 激光切割和等离子切割缺欠术语术语分类 ISO 9692-1： 2003 焊接及相关工艺推荐的接头制备第 1 部分： 钢的焊条电弧焊、 气 体保护焊、 气焊及高能束焊 术语分类 ISO 13919-1： 1996焊

14、接电子束及激光焊接头缺欠分级指南 第 1 部分： 钢术语分类 ISO 13919-2： 2001焊接电子束及激光焊接头缺欠分级指南 第 2 部分： 铝及铝合金术语分类 ISO 15616-1： 2003 高能束焊接及切割用 C O2激光机的验收试验 第 1 部分： 一般原则、 验收条件 设备 ISO 15616-2： 2003 高能束焊接及切割用 C O2激光机的验收试验 第 2 部分：静态及动态 精度测试 设备 ISO 15616-3： 2003 高能束焊接及切割用 CO2激光机的验收试验 第 3 部分：流量及压力 测量仪的标定 设备 二维移动光学型焊接 / 切割二氧化碳激光机的验收试验设备

15、 ISO 22827-1： 2005Nd:YAG 激光焊接设备的验收光纤传输激光器 第 1 部分： 激光组件设备 ISO 22827-2： 2005 Nd:YAG 激光焊接设备的验收光纤传输激光器 第 2 部分：机械传 动装置 设备 ISO 15609-4： 2004金属材料焊接工艺规程及评定焊接工艺规程 第 4 部分： 激光焊接方法 ISO 15614-11： 2002 金属材料焊接工艺规程及评定焊接工艺评定试验 第 11 部分： 电子 束及激光焊接 方法 ISO 22826： 2005 金属材料焊缝的破坏性试验激光和电子束焊接接头的硬度试验 （Vickers 和 Knoop 硬度试验 ）

16、方法 ISO/TR 17671-6： 2005焊接金属材料焊接推荐工艺 第 6 部分： 激光焊方法 ISO/TR 11552:1997激光和激光相关设备激光材料加工机械操作规程及金属切口基准方法 续表 IEC/TR60825-9： 1999激光产品的安全 第 9 部分： 非相干光辐射最大允许曝光量的汇集规范 IEC/TR60825-8： 2006激光产品的安全 第 8 部分： 激光束 （对人体应用的 ） 安全指南规范 标准编号标准名称类别 IEC/TR60825-10： 2002激光产品的安全 第 10 部分： IEC60825- 1 的应用指南和说明规范 IEC 60825-12： 2004

17、 激光产品的安全第 12 部分：用于信息传输的自由空间光纤传输系统的 安全 规范 IEC/TR 60825-14： 2004激光产品的安全 第 14 部分： 用户指南规范 I E C6 0 8 2 5 - 1 ： 2 0 0 7激光产品的安全 第 1 部分： 设备分类和要求 IEC/TR60825-13： 2006激光产品的安全 第 13 部分： 激光产品的分类确定 分类要求 分类要求 ISO/TS 17477： 2003 焊接标准 9 2010 年第 4 期 机械制造文摘焊接分册 欧洲激光领域内的标准化工作由欧洲标 准化委员会（CEN ） 内的两个技术委员会负 责， 激光和光学技术委员会 （

18、CEN/TC123 ） 负 责激光器及设备标准， 焊接技术委员会 （CEN/ TC121 ） 负责激光焊接及切割应用方面的标准 化工作。 表 5 列出了激光领域内的现行欧洲标准 及其与 ISO/IEC 标准的对应关系。事实上， 激 光领域内绝大多数欧洲标准与 ISO/IEC 标准 对应一致， 标准的技术内容也基本等效。 标准编号标准名称 EN 12254： 2002激光工作场所屏蔽安全要求和试验 EN 12626： 1997机械安全激光加工机械安全要求ISO 11553： 1996 EN 207： 2002 个人眼睛保护装置抗激光辐射用滤光器和护目器（激 光护目镜 ） EN 208： 2002

19、 个人眼睛保护装置激光和激光系统调节工作用护目镜 （激光调节护目镜 ） EN 31252： 1994激光和激光设备激光装置对文件的最低要求ISO 11252： 1993 EN 31253： 1994 激光和激光设备激光装置机械接口 ISO 11253： 1993 EN 12584： 1999焊接火焰切割、 激光切割和等离子切割缺欠术语ISO 17658： 2002 EN 60825-1： 2001 激光产品的辐射安全 第 1 部分： 设备分类、 要求和用户指 南 IEC 60825-1： 1993 EN 60825-2-： 2000激光产品安全 第 2 部分： 光纤通信系统的安全IEC 608

20、25-2： 2000 EN 60825-4： 2002激光产品安全 第 4 部分： 激光防护装置IEC 60825-4： 1997 EN ISO 11145： 2001光学和光子学激光器和激光相关设备术语及符号ISO 11145： 2001 EN ISO11146-1： 2005 激光器和激光相关设备光束宽度、束散角和光束传输 率的试验方法 第 1 部分： 无像散和简单像散束 ISO 11146-1： 2005 EN ISO 11146-2： 2005 激光器和激光相关设备光束宽度、束散角和光束传输 率的试验方法 第 2 部分： 一般像散束 ISO 11146-2:2005 EN ISO112

21、54-1： 2000 激光器和激光相关设备光学表面激光损伤阈值的测定 第 1 部分:1 对 1 测试 ISO 11254-1： 2000 EN ISO11254-2： 2001 激光器和激光相关设备光学表面激光损伤阈值的测定 第 2 部分： S对 1 测试 ISO 11254-2： 2001 EN ISO 11254-3： 2006 激光器和激光相关设备光学表面激光诱导的损伤阈值 的测定 第 3 部分： 激光功率处理能力的保证 ISO 11254-3： 2006 EN ISO11151-1： 2000 激光器和激光相关设备一般光学元件 第 1 部分： 紫外 线、 可见光和近红外线范围的元件 I

22、SO 11151-1： 2000 EN ISO11151-2： 2000 激光和激光相关的设备一般光学元件 第 2 部分：红外 线范围的元件 ISO 11151-2： 2000 EN ISO11554： 2008 光学和光子学激光器和激光相关设备光束功率、 能 量和时间特征的试验方法 ISO 11554： 2008 EN ISO11670： 2003 激光器和激光相关设备激光束参数的试验方法光束 定位稳定性 ISO 11670： 2003 表 5现行欧洲激光标准 对应的 ISO/IEC标准 2欧洲激光标准简述 焊接标准 10 2010 年第 4 期 机械制造文摘焊接分册 美国是最早开发和应用激

23、光技术的工业 发达国家。美国的激光技术在国际上具有一 定的领先优势， 其标准也相对成熟。 美国激光 领域内的标准数量虽然不多，但标准的技术 含量很高。 美国激光标准的突出特点是： 内涵 丰富， 技术内容完整、 成熟， 实用性强。 美国的激光标准主要由相关的社团， 如 美国激光学会 （LIA ） 和美国焊接学会 （AWS ） 负责制定。这些标准经过美国国家标准学会 （ANSI ） 的认可后， 以美国国家标准的形式颁 布实施， 故在国际上也享有较高的声誉。表 6 列出了美国相关的激光标准。 美国激光标准的分工十分明确， ANSI Z136 系列标准由美国激光学会制定， 标准所 辖范围为通用性的安全

24、要求。而激光焊接领 域的标准由 AWS 内部专门的高能束焊接与 切割委员会 （C7委 ） 负责。 值得一提的是： AWS 虽然只制定了两项激光焊接与切割方面的标 准， 但这两项标准内涵非常丰富， 几乎涵盖了 各种激光加工技术的应用要求。 续表 标准编号标准名称 EN ISO 24013： 2006 光学及光子学激光器和激光相关设备光学元件针对 偏振激光辐射脉冲延迟的测定 ISO 24013： 2006 EN ISO 9692-1： 2003 焊接及相关工艺推荐的接头制备 第 1 部分： 钢的焊条 电弧焊、 气体保护焊、 气焊及高能束焊 ISO 9692-1： 2003 EN ISO 13919

25、-1： 1996ISO 13919-1： 1996 EN ISO 13919-2： 2001ISO 13919-2： 2001 EN ISO 15616-1： 2003 高能束焊接及切割用 CO2激光机的验收试验 第 1 部分： 一般原则、 验收条件 ISO 15616-1： 2003 EN ISO15616-2： 2003 高能束焊接及切割用 CO2激光机的验收试验 第 2 部分： 静态及动态精度测试 ISO 15616-2： 2003 高能束焊接及切割用 CO2激光机的验收试验 第 3 部分： 流量及压力测量仪的标定 ISO 15616-3： 2003 EN ISO22827-1:2005

26、 固体激光焊机的验收试验光学纤维传送设备 第 1 部 分： 激光器 ISO 22827-1： 2005 EN ISO 22827-2： 2005 固体激光焊机的验收试验光学纤维传送设备 第 2 部 分： 行走装置 ISO 22827-2： 2005 EN ISO15609-4： 2004 金属材料焊接工艺规程及评定焊接工艺规程 第 4 部 分： 激光焊接 ISO 15609-4： 2004 金属材料焊接工艺规程及评定焊接工艺评定试验 第 11 部分： 电子束及激光焊接 ISO 15614-11： 2002 EN 1011-6： 2005焊接金属材料焊接推荐工艺 第 6 部分： 激光焊 EN I

27、SO 17526： 2003 光学和光学仪器激光器和激光相关设备激光器的使 用寿命 ISO 17526： 2003 EN ISO15367-1： 2003 激光器和激光相关设备激光束波前形状测定方法 第 1 部分： 术语和基本要求 ISO 15367-1： 2003 EN ISO13694： 2000 光学和光学仪器激光器和激光相关设备激光束能量 密度分布的试验方法 ISO 13694： 2000 EN ISO12005： 2003激光器和激光相关设备激光束参数的试验方法光偏振ISO 12005： 2003 对应的 ISO/IEC标准 焊接电子束及激光焊接头缺欠分级指南第 1 部分： 钢 焊接

28、电子束及激光焊接头缺欠分级指南 第 2 部分： 铝及铝合金 EN ISO15616-3： 2003 EN ISO15614-11： 2002 ISO/TR17671-6： 2005 3美国激光标准简述 焊接标准 11 2010 年第 4 期 机械制造文摘焊接分册 序号标准编号标准名称 1ANSI Z136.1： 2007激光的安全应用 2ANSI Z136.2： 1997激光二极管和 LED 光源的光纤通信系统的安全使用 3ANSI Z136.4： 2005危害评定用激光器安全测量的美国国家标准推荐实施规程 4ANSI Z136.6： 2005户外激光器的安全使用 5ANSI Z136.7：

29、2008激光保护设备的试验及标识 6ANSI/AWS C7.2： 1998激光束焊接、 切割和打孔推荐规程 7ANSI/AWS C7.4： 2008激光焊接工艺规程及操作人员的认可 表 6现行的美国激光标准 ANSI/AWS C7.2 涉及多种激光加工技术 （焊接、 切割、 打孔） 应用的各方面要求， 这些 要求包括激光的危害及安全防护、 设备要求、 工艺参数、 试验及检验及人员的培训等。 ANSI/AWS C7.4 规定了激光焊接工艺规 程及操作人员的认可要求，内容包括激光焊 接工艺控制要求、相关的安全规定、质量检 验、 系统校准、 质量保证和认可要求等。 我国现行激光标准体系由通用类激光标

30、 准和专用类激光标准组成。通用部分是整个 标准体系的基础， 以通用术语、 激光器 （及相 关设备 ） 产品标准、 试验方法标准和安全标准 为主。 按照国际上的标准化分工， 通用性的激 光标准分别由 ISO/TC172 和 IEC/TC76 负责， 对应国内归口单位为全国光学和光学仪器标 准化技术委员会 （SAC/TC103 ） 和全国光辐射 安全及激光设备标准化委员会 （SAC/TC284 ） 。 专用部分以不同激光加工技术的应用为标准 化对象，根据各种技术的实际应用需求确定 相应的标准化内容，负责此方面标准的国际 标准化机构 （ISO ） 为 ISO/TC44 “焊接及相关工 艺技术委员会”

31、（Welding and allied processes ） ， 对应国内归口单位为全国焊接标准化技术委 员会 （SAC/TC55 ） 。就目前各种激光加工技术 的应用而言，激光焊接及切割是其主要组成 部分， 见图 2。 4我国激光标准现状 焊接标准 图 2激光标准体系的构成 专用部分 专用部分 专用部分专用部分 激 光 表 面 处 理 激 光 焊 接 与 切 割 激 光 成 形 激 光 打 标 及 微 加 工 通用部分：1. 激光器及相关设备标准 2. 试验方法标准 3. 安全标准 12 2010 年第 4 期 机械制造文摘焊接分册 根据我国现行的标准化分类原则及方 法， 我国标准可以划分

32、为基础、 安全卫生、 环 境保护、 工程建设、 产品、 方法、 管理和其他八 大类。 按照我国国家标准分类原则， 目前我国 激光领域内的通用性标准包括如下几个方 面： 4.1基础类 基础类标准主要为术语和型号分类标 准， 具体如下： GB/T 153132008 激光术语（对应 ISO 11145:2006 ） GB/T 112931989 固体激光材料名词术 语 GB/T 47992001 激光器型号命名方法 GB/T 112951989 激光晶体棒型号命名 方法 GB/T 120821989 气体激光器文字符号 GB/T 49312000 氦氖激光器系列型谱 GB/T 49322000 二

33、氧化碳激光器系列 型谱 4.2安全类 安全类标准包括设备、现场和操作要求 标准， 如： GB 103201995 激光设备和设施的电 气安全 GB 104351989 作业场所激光辐射卫 生标准 GB 184902001 激光加工机械安全要 求 （对应 ISO 11553-1:2005 ） GB 181512000 激光防护屏（对应 IEC 60825-4:2006 ） GB 182172000 激光安全标志 GB/Z 184612001 激光产品的安全 生 产者关于激光辐射安全的检查清单 （对应 IEC/TR 60825-4:2005 ） GB 7247.12001 激光产品的安全 第 1

34、部分:设备分类、 要求和用户指南 （对应 IEC 60825-1:2007) JB/T 55241991 实验室激光 安全规则 4.3产品类 现有的产品类标准可以细分为激光器、 激光棒、 激光加工机器人三类： GB/T 120831989 气体激光器电源系列 GB/T 153011994 气体激光器总规范 GB/T 154901995 固体激光器总规范 GB/T 140781993 氦氖激光器技术条件 JB/T 68591993 气体激光器 主要参数 JB/T 94921999 钇铝石榴石激光器 参 数系列 JB/T 107852007 大功率横流连续波二 氧化碳激光器 GB/T 138421992 掺钕钇铝石榴石激光 棒 GB/T 207222006 激光加工机器人 通 用技术条件 JB/T 77951995 激光器和与激光有关 的设备 机械接口 JB/T 68601993 测量激光辐射功率能 量的探测器、 仪器与设备。 4.4方法类 4.4.1有关激光器的测试方法标准 GB/T 151751994 固体激光器主要参数 测试方法 GB/T 72571987 氦氖激光器参数测试 方法 GB/T 63601995 激光功率能量测试仪 器规范 JB/T 57481991 红宝石激光器 主要参 数测试方法 JB/T 57491991 钕玻璃