激光原理與技術(shù)--第七章 激光加工技術(shù)-全文預(yù)覽
【正文】 等各種技術(shù)的綜合應(yīng)用，目前所制造的汽車更為安全和舒適。 2）在激光焊接過程中無機(jī)械接觸 ,易保證焊接部位不因熱壓縮而發(fā)生變形 3）激光束易于控制的特點(diǎn)使得焊接工作能夠更方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。采用激光重熔技術(shù)同樣可獲得萊氏體組織，且更為方便、經(jīng)濟(jì)。 同步送料法指在激光束照射基材的同時(shí)，將待熔覆的材料送入激光熔池，經(jīng)熔融、冷凝后形成熔覆層的工藝過程。與激光淬火工藝相比，激光熔凝處理的關(guān)鍵是使材料表面經(jīng)歷了一個(gè)快速熔化 — 凝固過程，所獲得的熔凝層為鑄態(tài)組織。 激光淬火技術(shù)，又稱激光相變硬化，它利用聚焦后的激光束照射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升到相變點(diǎn) 以上。 視頻：激光加工演示及詳解 激光表面改性技術(shù) 1 激光相變硬化又稱激光淬火 顯著提高材料的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。 還可以利用激光亮度高 、 能量集中 、 可通過理論計(jì)算進(jìn)行控制的特點(diǎn)對(duì)金屬工件表面進(jìn)行改性處理 。 利用激光的亮度高和方向性好可以在機(jī)加工領(lǐng)域大有作為 。 激光全息技術(shù)可以用作無損探傷 ， 即不用損壞零件便可檢測(cè)出零件內(nèi)部的缺陷 。 激光焊接可焊一般焊接法不能焊的難熔金屬 。等離子體迅速向外膨脹，在此過程中繼續(xù)吸收入射激光，阻止激光到達(dá)靶面，切斷了激光與靶的能量耦合。目前在汽車制造及精密機(jī)械行業(yè)，激光熱處理已有廣泛的應(yīng)用，如菲亞持集團(tuán)用其處理汽缸體，尼桑公司則用其處理發(fā)動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)部件。 45鋼表面激光淬火區(qū)橫截面金相組織圖 淬火區(qū)顯微硬度沿深度方向的分布曲線圖 2 激光表面熔凝技術(shù) 用激光束將表面熔化而不加任何合金元素，以達(dá)到表面組織改善的目的。 同步送料法激光熔覆示意圖 激光熔覆工藝依據(jù)材料的添加方式不同，分為預(yù)置涂層法和同步送料法。傳統(tǒng)處理技術(shù)如鎢極惰性氣體保護(hù)重熔或直接冷硬鑄造法能獲得耐磨性好的萊氏體表層組織。 激光焊接相對(duì)于傳統(tǒng)方式的優(yōu)點(diǎn)： 1）用激光很容易對(duì)一些普通焊接技術(shù)難以加工的如脆性大、硬度高或柔軟性強(qiáng)的材料實(shí)施焊接。 深熔焊采用的功率密度在 106~107w/cm2 之間，焊縫的 深寬比最大可達(dá) 12： 1 4 視頻激光焊、焊接汽車 激光焊接 奧迪系列 寶馬系列 人們對(duì)改進(jìn)汽車的基本性能 (駕駛性、安全性及對(duì)環(huán)境的保護(hù)性等 ) 作了大量的工作。 ☆ 激光亦可解釋成將電能、化學(xué)能、熱能、光能或核能等原始能源轉(zhuǎn)換成某些特定光頻（紫外光、可見光或紅外光的電磁輻射束的一種設(shè)備。 下面是常見的激光焊接設(shè)備 發(fā)展過程 世界上的第一個(gè)激光束于 1960年利用閃光燈泡激發(fā)紅寶石晶粒 所產(chǎn)生，因受限于晶體的熱容量，只能產(chǎn)生很短暫的脈沖光束且頻率很低。 使用 CO2為激發(fā)物的 CO2激光（波長(zhǎng) ），輸出能量可達(dá) 25KW，可做出 2mm板厚單道全滲透焊接，工業(yè)界已廣泛用于金屬的加工上。 激光焊可以與 MIG焊組成激光 MIG復(fù)合焊，實(shí)現(xiàn)大熔深焊接，同時(shí)熱輸入量比 MIG焊大為減小。且因不屬于接觸式焊接制程，機(jī)具的耗損及變形接可降至最低。 （ 8）易于以自動(dòng)化進(jìn)行高速焊接，亦可以數(shù)位或電腦控制。 （ 13）若以穿孔式焊接，焊道深一寬比可達(dá) 10:1 （ 14）可以切換裝置將激光束傳送至多個(gè)工作站。 （ 4）高反射性及高導(dǎo)熱性材料如鋁、銅及其合金等，焊接性會(huì)受激光所改變。 （ 8）設(shè)備昂貴。 功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。因此，在傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度在范圍在 10^4~10^6W/CM^2。在一個(gè)激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變化很大。 激光焊接通常需要一定的離做文章一，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發(fā)成孔。按幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時(shí)，所對(duì)應(yīng)平面上功率密度近似相同，但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。當(dāng)負(fù)離焦時(shí)，材料內(nèi)部功率密度比表面還高，易形成更強(qiáng)的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。90年代歐洲、北美、日本各大汽車生產(chǎn)廠開始在車身制造中大規(guī)模使用激光拼焊板技術(shù)。 世界著名的激光焊接企業(yè)有瑞士 Soudonic公司、法國(guó)阿賽洛鋼鐵集團(tuán)、德國(guó)蒂森克虜伯集團(tuán)TWB公司、加拿大 ServoRobot公司、德國(guó) Precitec公司等。使我國(guó)華工激光成為世界上第四家能夠生產(chǎn)此類設(shè)備的企業(yè)。 制造業(yè)應(yīng)用 激光拼焊 (TailoredBlandLaserWelding)技術(shù)在國(guó)外轎車制造中得到廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2022年全球范圍內(nèi)剪裁坯板激光拼焊生產(chǎn)線超過 100條，年產(chǎn)轎車構(gòu)件拼焊坯板 7000萬件，并繼續(xù)以較高速度增長(zhǎng)。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域如汽車、飛機(jī)、工具刃具制造業(yè)中正在取代傳統(tǒng)的冶鑄材料，
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