激光原理與技術(shù)--第七章激光加工技術(shù)(編輯修改稿)
2025-02-13 21:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)毫秒，在表層汽化前，底層達(dá)到熔點(diǎn)，易形成良好的熔融焊接。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。 (2)激光脈沖波形。 激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題，尤其對于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射至材料表面，金屬表面將會有 60~98%的激光能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變化很大。 (3)激光脈沖寬度。 脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一，它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決定加工設(shè)備造價及體積的關(guān)鍵參數(shù)。 激光焊接的工藝參數(shù) (4)離焦量對焊接質(zhì)量的影響。 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。離開激光焦點(diǎn)的各平面上，功率密度分布相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。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，所對應(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。負(fù)離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，激光加熱 50~200us材料開始熔化，形成液相金屬并出現(xiàn)問分汽化，形成市壓蒸汽，并以極高的速度噴射，發(fā)出耀眼的白光。與此同時，高濃度汽體使液相金屬運(yùn)動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當(dāng)負(fù)離焦時，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。所以在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)要求熔深較大時，采用負(fù)離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦 。 激光焊接國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 20世紀(jì) 80年代中期，激光焊接作為新技術(shù)在歐洲、美國、日本得到了廣泛的關(guān)注。 1985年德國蒂森鋼鐵公司與德國大眾汽車公司合作，在 Audi100車身上成功采用了全球第一塊激光拼焊板。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)。目前，無論實(shí)驗(yàn)室還是汽車制造廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，均證明了拼焊板可以成功地應(yīng)用于汽車車身的制造。 激光拼焊是采用激光能源，將若干不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材、不銹鋼材、鋁合金材等進(jìn)行自動拼合和焊接而形成一塊整體板材、型材、夾芯板等，以滿足零部件對材料性能的不同要求，用最輕的重量、最優(yōu)結(jié)構(gòu)和最佳性能實(shí)現(xiàn)裝備輕量化。在歐美等發(fā)達(dá)國家，激光拼焊不僅在交通運(yùn)輸裝備制造業(yè)中被使用，還在建筑業(yè)、橋梁、家電板材焊接生產(chǎn)、軋鋼線鋼板焊接（連續(xù)軋制中的鋼板連接）等領(lǐng)域中被大量使用。 世界著名的激光焊接企業(yè)有瑞士 Soudonic公司、法國阿賽洛鋼鐵集團(tuán)、德國蒂森克虜伯集團(tuán)TWB公司、加拿大 ServoRobot公司、德國 Precitec公司等。 中國的激光拼焊板技術(shù)應(yīng)用剛剛起步， 2022年 10月 25日，中國第一條激光拼焊板專業(yè)化商業(yè)生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，由武漢蒂森克虜伯中人激光拼焊從德國蒂森克虜伯集團(tuán) TWB公司引進(jìn)。此后上海寶鋼阿賽洛激光拼焊公司、一汽寶友激光拼焊有限公司等相繼投產(chǎn)。 2022年 由華工激光提供的國內(nèi)首臺大型帶材在線式焊接成套設(shè)備通過離線驗(yàn)收。使我國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)。 2022年 華工激光法利萊“高功率激光切割 ,焊接及切焊組合加工技術(shù)與設(shè)備”項目獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎 ,成為國內(nèi)目前唯一具備該項技術(shù)與設(shè)備研制能力的激光企業(yè)。 隨著工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場對激光加工技術(shù)的要求越來越高，激光技術(shù)已從單一應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向多元化應(yīng)用，激光加工方面不再是單一的切割或者焊接，市場對激光加工要求切割和焊接一體化的需求也越來越多，激光切割和激光焊接的切焊一體化激光加工設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。 華工激光法利萊研究開發(fā) Walc9030切焊一體機(jī)， 9 3米超大幅面，是目前世界最大幅面的激光切焊一體化設(shè)備。 制造業(yè)應(yīng)用 激光拼焊 (TailoredBlandLaserWelding)技術(shù)在國外轎車制造中得到廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計， 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。國內(nèi)生產(chǎn)的引進(jìn)車型 Passat， Buick， Audi等也采用了一些剪裁坯板結(jié)構(gòu)。日本以 CO2激光焊代替了閃光對焊進(jìn)行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接，在超薄板焊接的研究，如板厚 100微米以下的箔片，無法熔焊，但通過有特殊輸出功率波形的 YAG激光焊得以成功，顯示了激光焊的廣闊前途。 粉末冶金領(lǐng)域 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多工業(yè)技術(shù)上對材料特殊要求，應(yīng)用冶鑄方法制造的材料已不能滿足需要。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，隨著粉末冶金材料的日益發(fā)展，它與其它零件的連接問題顯得日益突出，使粉末冶金材料的應(yīng)用受到限制。在八十年代初期，激光焊以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入粉末冶金材料加工領(lǐng)域，為粉末冶金材料的應(yīng)用開辟了新的
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