第一篇：激光焊接前景講解

激光焊接前景

摘要：焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。近幾年中國(guó)完成的一些標(biāo)志性工程來(lái)看，焊接技術(shù)發(fā)揮了重要作用。但傳統(tǒng)焊接已不能滿足越來(lái)越高的技術(shù)要求和條件限制，激光焊接便有了很大的發(fā)展空間。激光技術(shù)涉及材料學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。研發(fā)是一個(gè)消耗的過(guò)程，其投入要求高，資金回收期較長(zhǎng)。單靠企業(yè)研發(fā)，速度很難跟上，于是有一部分壓力轉(zhuǎn)移到國(guó)家科研機(jī)構(gòu)。所以產(chǎn)業(yè)化需要強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)體后盾和政策支持。關(guān)鍵詞：焊接技術(shù)

關(guān)鍵制造工藝

激光焊接

產(chǎn)業(yè)化

焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬(wàn)噸巨輪到不足1克的微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應(yīng)用焊接技術(shù)。焊接已經(jīng)滲透到制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、效率和市場(chǎng)反應(yīng)速度。中國(guó)2005年鋼產(chǎn)量達(dá)到3．49億噸，成為世界最大的鋼材生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)，而焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量也突破1．3億噸，相當(dāng)于美國(guó)一年的鋼產(chǎn)量，成為世界上空前最大的焊接鋼結(jié)構(gòu)制造國(guó)。近幾年中國(guó)完成的一些標(biāo)志性工程來(lái)看，焊接技術(shù)發(fā)揮了重要作用。例如三峽水利樞紐的水電裝備就是一套龐大的焊接系統(tǒng)，包括導(dǎo)水管、蝸殼、轉(zhuǎn)輪、大軸、發(fā)電機(jī)機(jī)座等，其中馬氏體不銹鋼轉(zhuǎn)輪直徑10．7m高5．4m重440t，為世界最大的鑄－焊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和13或15個(gè)葉片焊接而成，每個(gè)轉(zhuǎn)輪的焊接需要用12t焊絲，耗時(shí)4個(gè)多月。神舟6號(hào)飛船的成功發(fā)射與回收，標(biāo)志著中國(guó)航天事業(yè)的巨大進(jìn)步，其中兩名航天員活動(dòng)的返回艙和軌道艙都是鋁合金的焊接結(jié)構(gòu)，而焊接接頭的氣密性和變形控制是焊接制造的關(guān)鍵。由第一重型機(jī)械集團(tuán)為神華公司制造的中國(guó)第一個(gè)煤直接液化裝置的加氫反應(yīng)器，直徑5．5m長(zhǎng)62m厚337mm重2060t，為當(dāng)今世界最大、最重的鍛－焊結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器，采用國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)雙絲窄間隙埋弧焊技術(shù)，每條環(huán)焊縫需連續(xù)焊接5天。西氣東輸?shù)墓芫€長(zhǎng)4000km，是中國(guó)第一條高強(qiáng)鋼（X70）大直徑長(zhǎng)輸管線，所用的螺旋鋼管和直縫鋼管全部是板－焊形式的焊接管。2005年我國(guó)造船的總噸位達(dá)到1212萬(wàn)噸，占世界造船總量的17％，居于日、韓之后，穩(wěn)居世界第三位，正向年產(chǎn)2500萬(wàn)噸的世界水平邁進(jìn)。國(guó)內(nèi)制造的30萬(wàn)噸超級(jí)油輪、新型5668標(biāo)箱集裝箱船、15萬(wàn)噸散裝貨船，以及為世界矚目的，被稱為“中華第一盾”的170艦，都是中國(guó)造船界的驕傲，船體是典型的板－焊結(jié)構(gòu)。另外，上海中瀘浦大橋是世界最長(zhǎng)的全焊鋼拱橋；國(guó)家大劇院的橢球型穹頂是世界最重的鋼結(jié)構(gòu)穹頂；奧林匹克主體育場(chǎng)的鳥(niǎo)巢式鋼結(jié)構(gòu)重4萬(wàn)多噸，也是世界之最。這些大型結(jié)構(gòu)都是中國(guó)焊接制造的最大、最重、最長(zhǎng)、最高、最厚、最新的具有代表性的重要產(chǎn)品。由此可見(jiàn)，焊接在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)中具有非常重要的地位和作用。從“十一五”規(guī)劃的二十項(xiàng)國(guó)家重大技術(shù)裝備的研制項(xiàng)目可以看出，在百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組、超超臨界火力發(fā)電機(jī)組成套設(shè)備、高水頭超大容量水電機(jī)組、大型抽水蓄能機(jī)組、30～60萬(wàn)瓦級(jí)循環(huán)硫化床（CFB）鍋爐的成套技術(shù)裝備、百萬(wàn)噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備、百萬(wàn)噸級(jí)大型對(duì)苯二甲酸成套設(shè)備、大型煤制氣成套設(shè)備以及大型煤礦綜合采掘成套技術(shù)與裝備中，焊接制造都是關(guān)鍵制造工藝之一。

但傳統(tǒng)焊接已不能滿足越來(lái)越高的技術(shù)要求和條件限制，激光焊接便有了很大的發(fā)展空間。

1、激光焊接原理——激光是輻射的受激發(fā)射光放大的簡(jiǎn)稱，由于其獨(dú)有的高亮度、高方向性、高單色性、高相干性，自誕生以來(lái)，其在工業(yè)加工中的應(yīng)用十分廣泛，成為未來(lái)制造系統(tǒng)共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高輻射強(qiáng)度的激光束，激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，其激光焦點(diǎn)的功率密度為104~107W/cm2，加工工件置于激光焦點(diǎn)附近進(jìn)行加熱熔化，熔化現(xiàn)象能否產(chǎn)生和產(chǎn)生的強(qiáng)弱程度主要取決于激光作用材料表面的時(shí)間、功率密度和峰值功率。控制上述各參數(shù)就可利用激光進(jìn)行各種不同的焊接加工。

2、激光焊接的一般特點(diǎn)——激光焊接是利用激光束作為熱源的一種熱加工工藝，它與電子束等離子束和一般機(jī)械加工相比較，具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）激光束的激光焦點(diǎn)光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度的合金材料；（2）激光焊接是無(wú)接觸加工，沒(méi)有工具損耗和工具調(diào)換等問(wèn)題。激光束能量可調(diào)，移動(dòng)速度可調(diào)，可以多種焊接加工；（3）激光焊接自動(dòng)化程度高，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，焊接速度快，功效高，可方便的進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接；（4）激光焊接熱影響區(qū)小，材料變形小，無(wú)需后續(xù)工序處理；（5）激光可通過(guò)玻璃焊接處于真空容器內(nèi)的工件及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工件；（6）激光束易于導(dǎo)向、聚焦，實(shí)現(xiàn)各方向變換；（7）激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng)，操作方便；（8）

激光焊接生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所發(fā)動(dòng)機(jī)科學(xué)與工程聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室近期在渦輪增壓器異種材料激光焊接技術(shù)方面取得重要進(jìn)展，優(yōu)化后的激光焊接工藝為提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能提供了重要支持。

目前，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位。作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，渦輪增壓器對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的改善有顯著作用，其異種材料焊接質(zhì)量對(duì)整機(jī)性能有重要影響。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器中，渦輪葉片和渦軸桿的材料不同，參數(shù)有很大差異，對(duì)兩者進(jìn)行連接時(shí)易形成焊接裂紋，具有淬硬傾向。目前，業(yè)界多采用摩擦焊方式進(jìn)行連接，但強(qiáng)度不高、成形精度差是摩擦焊的缺陷。激光焊接是一種新方式，它利用激光的相干性等特性，很好地解決了焊縫偏熔和未熔合的問(wèn)題。與傳統(tǒng)焊接工藝相比，優(yōu)化后的激光焊接工藝在滿足高焊接強(qiáng)度要求的同時(shí)，極大提高了焊接效率，為提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能提供了重要技術(shù)支持。

中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所發(fā)動(dòng)機(jī)科學(xué)與工程聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室副主任虞剛認(rèn)為，隨著市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，汽車行業(yè)近年來(lái)的發(fā)展勢(shì)頭很好，但自主技術(shù)稀少、自主研發(fā)環(huán)境欠缺的問(wèn)題始終沒(méi)能解決。國(guó)內(nèi)企業(yè)與跨國(guó)公司合作，很難獲得核心技術(shù)?！皼](méi)有核心技術(shù)以及后續(xù)的研發(fā)、改進(jìn)，將會(huì)給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)不良影響。當(dāng)前，一些汽車制造企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始獨(dú)立研發(fā)，但?拿來(lái)主義?的觀念仍然很強(qiáng)，真正的自主研發(fā)成果少之又少。”

激光技術(shù)涉及材料學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。研發(fā)是一個(gè)消耗的過(guò)程，其投入要求高，資金回收期較長(zhǎng)。單靠企業(yè)研發(fā)，速度很難跟上，于是有一部分壓力轉(zhuǎn)移到國(guó)家科研機(jī)構(gòu)。中國(guó)科學(xué)院下屬研究所包含所有自然科學(xué)及工程研究領(lǐng)域，從技術(shù)上講，是國(guó)家最有代表性的部門。虞剛說(shuō)：“正是在這樣的背景下，我們力學(xué)所從最基礎(chǔ)的角度著手開(kāi)始攻關(guān)。在激光異種材料焊接這個(gè)領(lǐng)域，國(guó)際上一直沒(méi)有新進(jìn)展。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期努力，我們力學(xué)所取得了突破性進(jìn)展，領(lǐng)先國(guó)際水平?？梢哉f(shuō)，這是一項(xiàng)百分之百擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際先進(jìn)技術(shù)?！?/p>

談到異種材料激光焊接技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景，虞剛說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，市場(chǎng)也有這方面的需求，其產(chǎn)業(yè)化潛力很大。但產(chǎn)業(yè)化有風(fēng)險(xiǎn)。虞剛給記者算了一筆賬，如果一項(xiàng)基礎(chǔ)研究只要投入1元錢，那么，將這項(xiàng)研究成果變成可用的技術(shù)就需要10元錢，而真正的產(chǎn)業(yè)化則需要100元錢?！斑@個(gè)比例讓很多企業(yè)承受不了。國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)還不具備這種抗風(fēng)險(xiǎn)的能力，所以許多企業(yè)不愿意做。所以產(chǎn)業(yè)化需要強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)體后盾和政策支持。參考文獻(xiàn)：

《實(shí)用焊接手冊(cè)》顧紀(jì)清 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社

《現(xiàn)代焊接生產(chǎn)手冊(cè)》 上海市焊接協(xié)會(huì) 上?？萍?2007-05出版)《焊接技術(shù)手冊(cè)》 河南科學(xué)技術(shù)出版社2004 年7月(1999-04出版)《激光原理與技術(shù)》 閻吉祥高等教育出版社 【書 號(hào)】 7040145677 個(gè)人介紹“

姓 名：孟軍

性別：男

出生年月：1980.06 畢業(yè)院校：蘭州理工大學(xué)

專業(yè)：機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械制造

畢業(yè)時(shí)間：2003.06 工作單位：蘭州鐵路機(jī)電工廠 地址：蘭州市紅山東路98號(hào) 郵編：730000

第二篇：激光焊接總結(jié)

激光焊接總結(jié)

就“鵬桑普”焊接板芯208片，分析總結(jié)！

自2011年8月18日整板裁剪好開(kāi)始調(diào)試焊接起，24小時(shí)連續(xù)工作五天完成任務(wù)。前期我已對(duì)0.2mm銅板進(jìn)行焊接調(diào)試，就調(diào)試板可以完美焊接了?？墒呛附拥聡?guó)進(jìn)口鍍膜板時(shí)，又回出現(xiàn)焊接不上及焊點(diǎn)太大的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)調(diào)試，同樣是0.2mm的銅板用不同的工藝焊接，后面發(fā)現(xiàn)主要有兩個(gè)問(wèn)題：

1、銅板材質(zhì)不一樣，表面發(fā)光效果會(huì)影響激光焊接工藝；

2、鏡片：激光聚焦前面的保護(hù)鏡片，保護(hù)飛濺不傷害激光聚焦。保護(hù)鏡片透射率及清晰度一定要好。

在整批任務(wù)的完成過(guò)程中還出現(xiàn)了很多問(wèn)題:

1、伺服電機(jī)卡死現(xiàn)象；------先調(diào)伺服電機(jī)5A編輯器不成功，后更換。（主要是Y軸方向不能靈活運(yùn)動(dòng)）

2、有漏焊及脫焊現(xiàn)象；------通過(guò)把銅板墊高氣壓加大，讓銅管與銅板更有效地接合后焊接。

3、德國(guó)進(jìn)口鍍膜銅板反面出現(xiàn)兩種顏色，一種很光潔（要求功率會(huì)相對(duì)高點(diǎn)），一種看起來(lái)有氧化現(xiàn)象（相對(duì)功率低點(diǎn)，而且容易焊接）；------工藝偏向光潔面，功率偏大，氧化面焊點(diǎn)較大，有銅飛濺。

4、在焊接過(guò)程中，因?yàn)楣β侍?，銅板飛濺也就很大，保護(hù)鏡片損害相當(dāng)嚴(yán)重，使用監(jiān)視器查看焊縫越來(lái)越模糊，越是模糊就越要加大功率，最后鏡片不能使用；------在保證焊點(diǎn)的前提下勁量調(diào)小功率，讓飛濺減小。鏡片稍模糊時(shí)用棉布搽拭干凈，鏡片嚴(yán)重模糊時(shí)更換鏡片。

5、在連續(xù)焊接24小時(shí)后，監(jiān)視器的電源無(wú)故失效；------更換類似電源。

6、在焊接過(guò)程中，由于工裝不完善經(jīng)常出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象；------焊接過(guò)程中多注意觀察調(diào)節(jié)，要認(rèn)真、要專心的工作。

7、工裝不完善，剪板公差無(wú)法精確到1mm以下；------工裝要根據(jù)銅板與板芯中心對(duì)稱，剪板要求精準(zhǔn)。

8、焊接到最里面的時(shí)候，需要爬上平臺(tái)進(jìn)行調(diào)試很不方便。------把易焊的一面裝在里面。

經(jīng)過(guò)大批量焊接，機(jī)器穩(wěn)定了好多，我們也都學(xué)著能夠熟悉掌握它了！

第三篇：激光焊接工藝實(shí)踐課程教學(xué)大綱講解

《激光焊接工藝實(shí)踐》教學(xué)大綱

學(xué)時(shí)：48 學(xué)分：3

一、課程的地位與任務(wù)

“激光焊接工藝實(shí)踐”課屬于光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)教學(xué)資源庫(kù)核心課程體系之一的激光加工技術(shù)類。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)規(guī)劃的五門課程體系分別是激光原理及技術(shù)、激光設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、激光設(shè)備機(jī)電控制技術(shù)及應(yīng)用、激光加工技術(shù)和激光3D打印技術(shù)。“激光焊接工藝實(shí)踐”是一門實(shí)訓(xùn)為主的專業(yè)主干課程，主要介紹不同激光焊接參數(shù)對(duì)常用金屬材料焊接質(zhì)量的影響和不同類型激光焊接設(shè)備在材料焊接領(lǐng)域的應(yīng)用。

激光焊接工藝實(shí)踐為面向光機(jī)電類專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)必修的基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)類課程，課程設(shè)置為48學(xué)時(shí)，合計(jì)3學(xué)分。學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生應(yīng)完成激光加工技術(shù)和工程材料基礎(chǔ)等預(yù)備性課程的學(xué)習(xí)。目標(biāo)是使學(xué)生掌握不同激光焊接參數(shù)對(duì)常用金屬材料焊接的影響規(guī)律和不同類型激光設(shè)備在材料焊接方面的選擇應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，為將來(lái)從事激光焊接設(shè)備操作打下基礎(chǔ)，從而使其在掌握專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上獲得所需要的職業(yè)技能。

二、課程的基本內(nèi)容

第一章 激光焊接設(shè)備的種類及應(yīng)用

通用激光焊接設(shè)備的構(gòu)成

CO2激光焊接設(shè)備介紹 YAG激光焊接設(shè)備介紹 DISK激光焊接設(shè)備介紹 半導(dǎo)體激光焊接設(shè)備介紹 光纖激光焊接設(shè)備介紹 激光掃描振鏡的應(yīng)用

準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器在焊接上的應(yīng)用

通快激光焊接工作站

美國(guó)PRC激光焊接設(shè)備的特點(diǎn)

PRC激光器的維護(hù) 激光焊接設(shè)備的選用

第二章 激光焊接參數(shù)及其影響

激光焊接工藝特點(diǎn)介紹 激光焊接工藝參數(shù)介紹 激光功率對(duì)焊接的影響

焊接速度對(duì)激光焊接的影響 離焦量對(duì)激光焊接的影響 保護(hù)氣體對(duì)激光焊接的影響 等離子體對(duì)激光焊接的影響 激光焊接光束焦點(diǎn)的常用測(cè)定方法 高功率激光焊接的離焦量恒定問(wèn)題

材料吸收率對(duì)激光焊接的影響 離焦量對(duì)激光焊縫成形的影響

焊接速度對(duì)600MPaTRIP鋼焊縫成形的影響 焊接速度對(duì)600MPaDP鋼焊縫成形的影響 焊接速度對(duì)1000MPaTRIP鋼焊縫成形的影響

激光焊接熔池的動(dòng)態(tài)觀察 激光功率對(duì)焊接熔池動(dòng)態(tài)的影響

激光焊接的脈沖波形 激光焊接的脈沖頻率

焊接速度對(duì)奧氏體不銹鋼激光焊接的影響

功率對(duì)奧氏體不銹鋼激光焊接的影響

激光焊接參數(shù)對(duì)接頭強(qiáng)度的影響

焊接速度對(duì)1.2mm厚1200MPaTRIP鋼接頭性能的影響

激光焊接速度對(duì)1000MPaTRIP鋼接頭性能的影響

激光焊接速度對(duì)1000MPaTRIP鋼接頭性能的影響（He保護(hù)）

激光焊接速度對(duì)800MPaTRIP鋼焊縫成型的影響

1mm不銹鋼薄板的YAG激光焊接 1.2mm不銹鋼薄板的YAG激光焊接 2mm厚低碳鋼板的CO2激光焊接 3mm厚低碳鋼板的CO2激光焊接 4mm厚低碳鋼板的CO2激光焊接

第三章 激光焊接設(shè)備操作及維護(hù)

YAG脈沖激光焊接設(shè)備操作方法 DISC激光焊接系統(tǒng)操作規(guī)程

Rofin二氧化碳激光焊接系統(tǒng)操作規(guī)程

光纖激光焊接系統(tǒng)操作規(guī)程 YAG激光焊接設(shè)備的維護(hù) DISC激光焊接設(shè)備的維護(hù) 光纖激光焊接設(shè)備的維護(hù) 二氧化碳激光焊接設(shè)備的維護(hù) 半導(dǎo)體激光焊接設(shè)備的維護(hù) IPG激光焊接設(shè)備的運(yùn)行模式 IPG激光焊接設(shè)備的操作步驟 IPG激光焊接設(shè)備的非手動(dòng)操作模式

通快碟片激光器的操作 通快碟片系列激光器的接口

通快碟片激光器的操作程序TruControl 1000

-2-第四章 激光焊接實(shí)例

第五章 激光復(fù)合焊接技術(shù)

塑料的激光焊接 三光點(diǎn)激光釬焊工藝

德國(guó)LIMO公司塑料激光焊接機(jī)

激光半熔透焊接工藝介紹

激光拼焊板工藝介紹

激光熔焊在乘用車白車身上的應(yīng)用 激光釬焊在乘用車白車身上的應(yīng)用

傳動(dòng)齒輪的激光焊接 傳感器的激光焊接

應(yīng)用激光焊接金剛石鋸片實(shí)例

動(dòng)力電池的激光焊接 納秒脈沖激光器的焊接應(yīng)用 光纖激光器在白車身焊接中的應(yīng)用 激光自體釬焊在醫(yī)療器械上的應(yīng)用

1mm厚低碳鋼薄板的激光焊接 800MPaTRIP鋼的激光焊接

激光焊接與電阻點(diǎn)焊在白車生上應(yīng)用對(duì)比

SUS304L不銹鋼的激光焊接

薄壁件的激光脈沖焊接

激光填絲焊接

激光脈沖焊接傳感器實(shí)例 上海寶鋼阿賽洛激光拼焊板介紹 汽車座椅轉(zhuǎn)角器的激光焊接實(shí)例

激光電焊的特點(diǎn)

激光點(diǎn)焊在白車身上應(yīng)用

鋁合金的激光焊接 長(zhǎng)春三友激光拼焊板介紹 汽車剎車盤的激光焊接實(shí)例

閥門的激光焊接 黃銅閥門的激光焊接 鋼鋁異種材料的激光焊接 鈦合金板材的激光焊接

奧氏體不銹鋼波紋板的激光焊接

600MPaTRIP鋼的激光焊接 600MPaDP鋼的激光焊接 1000MPaTRIP鋼的激光焊接

采用He保護(hù)的1000MPaTRIP鋼的激光焊接

600MPaPH鋼的激光焊接

采用He保護(hù)的600MPaPH鋼的激光焊接

華菱安賽樂(lè)米塔爾激光拼焊板介紹

激光電弧復(fù)合焊技術(shù)介紹 激光MIG復(fù)合焊接應(yīng)用 激光MIG復(fù)合焊接系統(tǒng)介紹

激光等離子復(fù)合焊介紹 激光電弧復(fù)合焊應(yīng)用對(duì)比

激光-TIG復(fù)合焊介紹

激光電弧復(fù)合焊接接頭化學(xué)成分均勻性的影響因素

第六章 能量負(fù)反饋激光焊接工藝第七章 激光焊接缺陷及檢驗(yàn)

第八章 激光焊接操作安全與防護(hù)激光自體復(fù)合焊介紹 激光單熱源焊接特點(diǎn)介紹 激光復(fù)合熱源焊接特點(diǎn)介紹

激光-TIG復(fù)合焊介紹

能量反饋式激光焊接原理 激光焊接能量負(fù)反饋設(shè)備介紹

激光拼焊板常見(jiàn)缺陷分析

激光焊接接頭的形式 激光焊接接頭坡口形核 激光焊接的焊縫介紹 激光焊縫中的氣孔缺陷 激光焊接中的冷裂紋缺陷 激光焊接中的熱裂紋缺陷 激光焊縫缺陷的外觀檢驗(yàn) 激光焊接接頭的密封性檢驗(yàn) 激光焊接接頭的金相檢驗(yàn) 激光焊接接頭的耐壓檢驗(yàn) 激光焊縫缺陷的RT檢測(cè) 激光焊縫缺陷的UT檢測(cè) 激光焊縫缺陷的MT檢測(cè) 激光焊縫缺陷的PT檢測(cè) 激光焊縫缺陷的ET檢測(cè)

激光焊接接頭的耐腐蝕性能檢驗(yàn)

激光焊接接頭的質(zhì)量評(píng)定 轎車白車身激光焊接質(zhì)量的檢驗(yàn) 激光焊接奧氏體不銹鋼薄板接頭的缺陷

激光焊接設(shè)備操作常用工程防護(hù)措施介紹 激光焊接設(shè)備操作常用個(gè)人防護(hù)措施介紹

激光焊接設(shè)備操作安全培訓(xùn)介紹 激光焊接設(shè)備操作醫(yī)學(xué)監(jiān)督措施介紹

氣體激光焊接設(shè)備維護(hù)介紹 半導(dǎo)體激光焊接設(shè)備維護(hù)介紹 DISK激光焊接設(shè)備維護(hù)介紹 YAG激光焊接設(shè)備維護(hù)介紹

光纖激光焊接設(shè)備維護(hù)介紹

激光輻射的危害

激光焊接設(shè)備使用的安全防護(hù) 現(xiàn)代封閉式激光焊接工作站介紹 高功率激光焊接設(shè)備使用注意事項(xiàng) 高功率光纖激光器維護(hù)與故障處置

光纖激光器光纖的清潔處理 羅芬板條系列激光器使用須知 通快系列激光器的安全配置 通快碟片激光器運(yùn)行中斷應(yīng)對(duì)措施

通快碟片系列激光器的標(biāo)牌 激光焊接設(shè)備的分級(jí)（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）激光焊接設(shè)備的分級(jí)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）

三、課程的基本要求

1．本課程在注重學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)理解的同時(shí)，要求更側(cè)重對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)；

2．采取理論教學(xué)和實(shí)踐觀摩教學(xué)相結(jié)合的方式以增強(qiáng)課程學(xué)習(xí)的直觀性和針對(duì)性；

四、課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)安排

根據(jù)系里實(shí)驗(yàn)室設(shè)備情況，安排實(shí)踐觀摩教學(xué)。

五、推薦教材和主要參考書

推薦教材：

《激光加工工藝與設(shè)備》，鄭啟光，邵丹 主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2010； 推薦參考書：

1.《激光焊接/切割/熔覆及時(shí)》李亞江 主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2012； 2.《材料激光工藝過(guò)程》 威廉.M.斯頓 主編 機(jī)械工業(yè)出版社，2012。

六、面向?qū)ο?/p>

光機(jī)電一體化專業(yè)高職院校學(xué)生

七、考核方式及標(biāo)準(zhǔn)

學(xué)生學(xué)習(xí)考核標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)參見(jiàn)本課程資源“考核方案”

課程主講人：王文權(quán)

第四篇：鋁合金激光焊接技術(shù)

一、鋁合金激光焊接的發(fā)展

鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點(diǎn)之一。

不過(guò)，鋁合金本身的特性使得其相關(guān)的焊接技術(shù)面臨著一些亟待解決的問(wèn)題：表面難溶的氧化膜、接頭軟化、易產(chǎn)生氣孔、容易熱變形以及熱導(dǎo)率過(guò)大等。以往的生產(chǎn)實(shí)踐中，鋁合金的焊接常用鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊。雖然這兩種焊接方式能量密度較大，焊接鋁合金時(shí)能獲得良好的接頭，但仍然存在熔透能力差、焊接變形大、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。用這些傳統(tǒng)的、應(yīng)用于黑色金屬的焊接方法焊接鋁合金，并不能達(dá)到工業(yè)上高效、無(wú)缺陷、性能佳的要求，于是人們開(kāi)始尋求新的焊接方法，20世紀(jì)中后期激光技術(shù)逐漸開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)。歐洲空中客車公司生產(chǎn)的A340飛機(jī)機(jī)身，就采用激光焊接技術(shù)取代原有的鉚接工藝，使機(jī)身的重量減輕18 %左右，制造成本降低了近25 %。德國(guó)奧迪公司A2和A8全鋁結(jié)構(gòu)轎車也獲益于鋁合金激光焊接技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這些成功的事例大大促使對(duì)激光焊接鋁合金的研究，激光技術(shù)已經(jīng)成為了未來(lái)鋁合金焊接技術(shù)的主要發(fā)展方向，因?yàn)榧す夂附泳哂衅洫?dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

(1)能量密度高，熱輸入量小，焊接變形小，能得到窄的熔化區(qū)和熱影響區(qū)以及熔深大的焊縫。

(2)冷卻速度快，焊縫組織微細(xì)，故焊接接頭性能良好。

(3)焊接能量可精確控制，可靠性高，針對(duì)不同的要求有較高的適應(yīng)性。(4)可進(jìn)行微型焊接或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，不需要真空裝置，利于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。

二、激光焊接鋁合金的難點(diǎn)及解決措施 1.鋁合金表面的高反射性和高導(dǎo)熱性

這一特點(diǎn)可以用鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)解釋。由于鋁合金中存在密度很大的自由電子，自由電子受到激光（強(qiáng)烈的電磁波）強(qiáng)迫震動(dòng)而產(chǎn)生次級(jí)電磁波，造成強(qiáng)烈的反射波和較弱的透射波，因而鋁合金表面對(duì)激光具有較高的反射率和很小

吸收率。同時(shí)，自由電子的布朗運(yùn)動(dòng)受激而變得更為劇烈，所以鋁合金也具有很高的導(dǎo)熱性。

針對(duì)鋁合金對(duì)激光的高反射性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都作了大量研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理如噴砂處理、砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層、空氣爐中氧化等均可以降低光束反射，有效地增大鋁合金對(duì)光束能量的吸收。另外，從焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面考慮，在鋁合金表面人工制孔或采用光收集器形式接頭，開(kāi)V形坡口或采用拼焊(拼接間隙相當(dāng)于人工制孔)方法，都可以增加鋁合金對(duì)激光的吸收，獲得較大的熔深。另外，還可以利用合理設(shè)計(jì)焊接縫隙來(lái)增加鋁合金表面對(duì)激光能量的吸收(如圖1)。從圖上可以直觀的反應(yīng)出，將焊縫和激光束的位置關(guān)系由圖1(a)改為圖1(b)或圖1(c)，使激光束與縫壁有一定角度后，激光束能夠在縫隙內(nèi)多次反射，形成一個(gè)人工小孔，增加了焊件對(duì)激光能量的吸收。

圖1 改變焊縫幾何形狀

2.小孔的誘導(dǎo)和維持

小孔的誘導(dǎo)和維持是鋁合金激光焊接中的特有困難，這是由鋁合金材料特性和激光光學(xué)特性造成的。激光焊接的過(guò)程中，小孔可看成是鋁合金的黑體，能大大提高材料對(duì)激光的吸收率，為母材獲得更多的能量耦合，這有利于提高焊接接頭的質(zhì)量。但由于鋁合金的高反射性和高導(dǎo)熱性，要誘導(dǎo)小孔的形成就需要激光有更高的能量密度。而鋁元素以及鋁合金中的Mg、Zn、Li沸點(diǎn)低、易蒸發(fā)且蒸汽壓大，雖然這有助于小孔的形成，但等離子體的冷卻作用（等離子體對(duì)能量的屏蔽和吸收，減少了激光對(duì)母材的能量輸入）使得等離子體本身“過(guò)熱”，卻阻礙了小孔維持連續(xù)存在。

由于能量密度閾值的高低本質(zhì)上受其合金成分的控制，因此可以通過(guò)控制工藝參數(shù)，選擇確定激光功率保證合適的熱輸入量，有助于獲得穩(wěn)定的焊接過(guò)程。另外，能量密度閾值一定程度上還受到保護(hù)氣體種類的影響。研究表明，激光焊接鋁合金時(shí)使用N2氣時(shí)可較容易地誘導(dǎo)出小孔,而使用He氣則不能誘導(dǎo)出小孔。這是因?yàn)镹2和Al之間可發(fā)生放熱反應(yīng)，生成的Al-N-O 三元化合物提高了對(duì)激光吸收率。

三、激光焊接鋁合金容易產(chǎn)生的缺陷及消除方法 1.氣孔

鋁合金激光焊接的主要缺陷之一是氣孔，焊縫氣孔的形成機(jī)理比較復(fù)雜，一般認(rèn)為存在兩類氣孔:氫氣孔和由于小孔的破滅而產(chǎn)生的氣孔。氫氣孔是由于氫（主要來(lái)自表層的濕氣與微量水）在熔池金屬中的可溶性引起的，激光焊接冷卻速度極快，導(dǎo)致氫的溶解度急劇下降形成氫氣孔。由于小孔塌陷而形成的孔洞，主要是由于小孔表面張力大于蒸氣壓力，不能維持穩(wěn)定而塌陷，液態(tài)金屬來(lái)不及填充就造成孔洞。另外，低熔點(diǎn)、高蒸氣壓合金元素蒸發(fā)導(dǎo)致氣孔，表面氧化膜在焊接過(guò)程中溶解到熔池中也會(huì)形成氣孔。

從氫氣孔的形成原理可知，表層物質(zhì)是氫元素的主要來(lái)源，因此選擇正確的焊前表面預(yù)處理可以有效地減少氫氣孔的產(chǎn)生。對(duì)于由小孔塌陷引發(fā)的氣孔，則要求選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)氣體并合理控制流量流速，在條件允許下采用高功率、高速度、大離焦量(負(fù)值)的焊接方式，可以進(jìn)一步消除氣孔的產(chǎn)生。

2.熱裂紋

鋁合金的焊接裂紋都是熱裂紋，與冷卻時(shí)間（或焊接速度）密切有關(guān)，主要有結(jié)晶裂紋和液化裂紋。鋁合金激光焊接產(chǎn)生的結(jié)晶裂紋是由于焊縫金屬結(jié)晶時(shí)在晶界處形成低熔點(diǎn)共晶化合物導(dǎo)致的，焊縫金屬氧化生成的Al2O3和AlN也會(huì)成為微裂紋的擴(kuò)展源。液化裂紋是熔化的鋁合金在凝固過(guò)程中局部塑性變形量超過(guò)其本身所能承受的變形量的結(jié)果。

目前常用的消除熱裂紋的方法是使用填充材料，即填絲，這能有效地防止焊接熱裂紋，提高接頭強(qiáng)度。此外，調(diào)整激光能量的輸入方式，合理選擇脈沖點(diǎn)焊時(shí)的脈沖波形，焊縫熔化凝固重復(fù)進(jìn)行，以降低熔池凝固時(shí)的凝固速度，這種在凝固過(guò)程中增加熱循環(huán)的控制方法同樣可以減少結(jié)晶裂紋。

3.Mg、Zn等元素的燒損

使用激光焊接鋁合金時(shí)，焊縫的加熱和凝固速度都非?？?，這使得Mg，Zn 等低熔點(diǎn)強(qiáng)化元素發(fā)生燒損，導(dǎo)致焊縫硬度和強(qiáng)度下降。Mg 的沸點(diǎn)為1 380 K，比Al 的2 727 K低，Mg首先蒸發(fā)燒損。燒損現(xiàn)象使得焊縫成型時(shí)的晶粒大小嚴(yán)重不均勻，從金屬學(xué)角度講，大晶粒的存在破壞合金元素的強(qiáng)化作用，導(dǎo)致焊縫的強(qiáng)度明顯比母材低。

防止合金元素的燒損主要從控制合金成分入手，在保證鋁合金質(zhì)量和接頭要求的前提下，降低Mg的含量，添加Mn、Si等元素。

四、鋁合金激光焊接的工藝參數(shù)

鋁激光焊接的工藝參數(shù)主要有: 功率密度、焊接速度、焦點(diǎn)位置、保護(hù)氣體種類及流量等，它們直接決定著焊縫成形。

1.功率密度

激光的功率密度是決定焊縫熔深的最主要因素。當(dāng)其他工藝參數(shù)保持不變時(shí)，隨著功率密度的增大，焊縫深寬比增大。因?yàn)楣β拭芏仍龃髸r(shí)，蒸汽壓力能克服熔化成液態(tài)金屬的表面張力和靜壓力而形成小孔，小孔有助于吸收光束能量——“小孔效應(yīng)”。但是如果功率密度過(guò)大，使金屬?gòu)?qiáng)烈汽化，嚴(yán)重?zé)龘p合金，焊縫成型組織的晶粒過(guò)大，焊縫的硬度和強(qiáng)度均下降。并且，大量的光致等離子體的冷卻和屏蔽作用，使得熔深反而下降。

2.焊接速度

在其他工藝參數(shù)不變的情況下，熔深隨焊速的增加而減小，焊接效率隨焊速的增加而提高。但是速度過(guò)快，到達(dá)焊縫處的線能量密度較低，會(huì)使熔深達(dá)不到焊接要求；速度過(guò)慢，則線能量密度過(guò)高，母材過(guò)度熔化和燒損，降低接頭性能，甚至引發(fā)熱裂紋。因此，對(duì)一特定厚度的鋁合金工件，選擇確定激光功率密度之后，存在著既能維持合適的焊縫深寬比又不會(huì)使工件過(guò)熱的最佳焊速，這可以從以往的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)或者查閱相關(guān)文獻(xiàn)獲得。

3.焦點(diǎn)位置

研究表明，鋁合金激光焊接的焦點(diǎn)位置與熔深的關(guān)系如圖2所示。我們可以看出，熔深隨焦點(diǎn)位置的變化有一個(gè)跳躍性變化過(guò)程：當(dāng)焦點(diǎn)處于偏離工件表面較大(2 mm)時(shí)，工件表面光斑尺寸較大，因此光束能量密度較低，屬于以熱傳

導(dǎo)為主的熔化焊，熔深較淺； 而當(dāng)焦點(diǎn)靠近工件表面某一位置(2 mm)時(shí)，工件表面入射光束能量密度值增大到臨界值，產(chǎn)生小孔效應(yīng)，因此熔深發(fā)生跳躍性增加。經(jīng)試驗(yàn)得到，當(dāng)焦點(diǎn)位置在工件表面上方1 mm 處時(shí)焊縫熔深最大。

圖2 焦點(diǎn)位置對(duì)焊縫熔深的影響

4.保護(hù)氣

和電子束焊接相比，激光焊接不需要真空環(huán)境，但焊接鋁合金需采用保護(hù)氣體，其目的是抑制光致等離子體，并排除空氣使焊縫免受污染。光致等離子體的形成不僅來(lái)自被離子化的金屬母材蒸汽，而且和保護(hù)氣體本身性質(zhì)也有很大的關(guān)系。通過(guò)增加電子與離子和中性原子三體碰撞來(lái)增加電子的復(fù)合速率，以降低等離子體中的電子密度。中性原子越輕，碰撞頻率越高，復(fù)合速率越高；另一方面，保護(hù)氣體本身的電離能應(yīng)該高，不致因氣體本身的電離而增加電子密度。鋁合金激光焊接傳統(tǒng)上采用的保護(hù)氣體主要有三種：Ar、N2、He。理論上He最輕且電離能最高，但是在較低功率、較高焊速下，由于等離子體很弱，不同保護(hù)氣體差別很小。研究表明，在相同條件下，使用N2容易誘導(dǎo)小孔，主要是N2和Al 之間可發(fā)生放熱反應(yīng)，生成的Al－N－O 三元化合物對(duì)激光的吸收率要高一些，純N2 會(huì)在焊縫中產(chǎn)生AlN 脆性相，同時(shí)易形成氣孔。而采用惰性氣體保護(hù)時(shí)，由于質(zhì)輕而逸出，氣孔形成機(jī)率小，因此采用混合氣體保護(hù)效果較好?，F(xiàn)在也有采用Ar－O2，N2－O2等氣體進(jìn)行鋁合金激光焊接的研究越來(lái)越多。

五、先進(jìn)的鋁合金激光焊接技術(shù) 1.鋁合金的激光-電弧復(fù)合焊

現(xiàn)在激光焊接鋁合金還處于發(fā)展階段，設(shè)備成本高、接頭間隙允許度小、工件準(zhǔn)備工序要求嚴(yán)等制約了純激光焊接鋁合金的應(yīng)用。目前，激光-電弧復(fù)合焊在德國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家研究比較多，激光-電弧復(fù)合主要是激光與TIG電弧、MIG電弧及等離子體復(fù)合，分別如圖3、4所示。這種工藝在汽車制造業(yè)中已有一定的應(yīng)用，如德國(guó)大眾汽車公司的Phaeton前門上就有48處激光-M IG焊道，而且還可以用來(lái)焊接車體及輪軸。鋁合金激光-電弧復(fù)合焊很好地解決了激光焊接的功率、鋁合金表面對(duì)激光束的吸收率以及深熔焊的閾值等問(wèn)題。這是因?yàn)楹附愉X合金時(shí)，激光與電弧的相互影響，可以克服單用激光或電弧焊方法自身的不足，產(chǎn)生良好的復(fù)合效應(yīng)——兩種熱源同時(shí)作用在一個(gè)相同區(qū)域的疊加效應(yīng)——高的能量密度導(dǎo)致了高的焊接速度，顯著提高焊接效率。

圖3 激光-TIG復(fù)合焊接鋁合金原理圖

圖4 激光-MIG復(fù)合焊接鋁合金原理圖

2.鋁合金的雙光束激光焊接

單束激光焊接鋁合金時(shí)，由于小孔的塌陷而容易產(chǎn)生氣孔。李俐群[10]等學(xué)者研究表明，采用如圖5所示的雙光束焊接鋁合金，焊縫成形美觀、無(wú)飛濺或凹坑等缺陷，對(duì)焊接參數(shù)適應(yīng)性更好；等離子體穩(wěn)定性提高；氣孔大大減少。這是因?yàn)椴捎秒p光束激光焊接時(shí)，第一束激光產(chǎn)生熔池，并對(duì)焊接區(qū)域附近進(jìn)行預(yù)熱積累熱量。當(dāng)?shù)诙す庹丈湓撎帟r(shí)，更多的母材能夠熔化，從而使得形成焊縫更寬。同時(shí)，第二束激光能把第一束激光形成的小孔后壁氣化，防止其塌陷，大大減小了形成氣孔的幾率。雙光束激光焊接鋁合金的技術(shù)已經(jīng)在德國(guó)軍用飛機(jī)EADS進(jìn)氣管的焊接上得到了應(yīng)用。

圖5 雙光束激光焊接鋁合金的原理圖

3.鋁合金激光填絲焊技術(shù)

在新興的鋁合金焊接技術(shù)中，攪拌摩擦焊需要針對(duì)被焊母材的形狀和接口要求設(shè)計(jì)專用夾具，鋁合金激光填絲技術(shù)則解決了對(duì)工件裝夾、拼裝要求嚴(yán)的問(wèn)題，而且用較小功率激光器就能實(shí)現(xiàn)厚板窄焊道的多層焊。另外通過(guò)調(diào)節(jié)焊絲成分，改善焊縫區(qū)組織性能，對(duì)裂紋等缺陷更易控制，顯著提高鋁合金焊接穩(wěn)定性與適應(yīng)性。鋁合金激光填絲焊示意圖如圖6所示。

圖6 鋁合金激光填絲焊示意圖

六、鋁合金激光焊接的前景展望

前面已經(jīng)提到，日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始將激光焊接鋁合金應(yīng)用于汽車制造業(yè)。由于鋁合金具有高比強(qiáng)度、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、再生性好和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車業(yè)中倍受青睞。大量的對(duì)比研究和反復(fù)實(shí)踐證明，選用鋁合金材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的有效途徑。減輕汽車重量以降低能耗、減少污染、提高燃油效率，這是解決汽車節(jié)能和環(huán)保問(wèn)題的最有效的措施。而激光焊接技術(shù)效率高、熱影響區(qū)小、能獲得良好的接頭質(zhì)量。在鋁合金頗受汽車業(yè)青睞的大環(huán)境下，激光焊接鋁合金將會(huì)成為越來(lái)越成熟的工藝，并被推廣至船舶制造行業(yè)和航空航天產(chǎn)業(yè)。其實(shí)，上文也已經(jīng)提到過(guò)，歐洲的空中客車已經(jīng)在使用激光焊接鋁合金的技術(shù)部分取代傳統(tǒng)的鉚接技術(shù)。這種自動(dòng)化程度極高、質(zhì)量穩(wěn)定的焊接方式甚至能夠滿足載人航天和可重復(fù)使用航天器對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的可靠性提出了更高的要求。我們可以預(yù)見(jiàn)，鋁合金激光焊接技術(shù)在近幾年將成為航天焊接研究領(lǐng)域工作者熱點(diǎn)之一。

第五篇：激光焊接在船舶制造中的應(yīng)用前景

激光焊接在船舶制造中的應(yīng)用前景

在20世紀(jì)90年代中期，激光作為一種重工業(yè)制造工具用于造船工業(yè)。大型艦船制造方法逐漸實(shí)現(xiàn)由鉚接到焊接的變革，焊接方法、工藝和設(shè)備也穩(wěn)步發(fā)展，從早先的氣焊、電弧焊，發(fā)展到激光焊。造船技術(shù)的不斷發(fā)展，帶動(dòng)了造船材料和設(shè)計(jì)的重大變化。圖1所示為造船工業(yè)中三明治夾層板的激光焊接。

圖1 造船工業(yè)中“三明治”板的激光焊接

早期日本的一些船廠就使用激光切割設(shè)備獲得了準(zhǔn)確的切割尺寸和良好的切割質(zhì)量，并從中受益。1992年，Vosper Thornycroft在歐洲船廠安裝了第一臺(tái)激光切割設(shè)備。90年代中、后期，歐洲船廠紛紛安裝了用于焊接和切割的成套設(shè)備。在美國(guó)，Bender 船廠是第一家使用高功率激光切割設(shè)備的船廠。1999年Bender 使用6KW的Tanaka LMX Ⅲ激光器，在制造成本和質(zhì)量上取得了巨大進(jìn)步。2001年，聯(lián)邦電動(dòng)船部在其移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室安裝了4KW的ESAB系統(tǒng)。激光切割設(shè)備在Bender的應(yīng)用，引起了對(duì)發(fā)展高效激光焊接技術(shù)的關(guān)注。下面幾個(gè)圖為激光制造技術(shù)與系統(tǒng)在歐洲幾個(gè)船廠的應(yīng)用實(shí)例。

圖2 Vosper Thornycroft船廠在歐洲最先使用激光切割設(shè)備

圖3 Meyer Werft船廠采用的船板焊接頭

圖4 Odense船廠采用的Triagon激光焊接頭

目前世界工業(yè)領(lǐng)域都向著低能耗、短流程方向發(fā)展，激光制造具有許多傳統(tǒng)制造方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，世界各國(guó)都加大了對(duì)發(fā)展制造業(yè)的重視程度。但與國(guó)外相比，我國(guó)激光技術(shù)達(dá)到應(yīng)用推廣的還是不多，還沒(méi)有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。究其原因，首先在于激光制造系統(tǒng)的高成本、高投入；為了更廣泛的普及激光制造技術(shù)的應(yīng)用，彌補(bǔ)高投入的問(wèn)題，需要在充分認(rèn)識(shí)影響激光制造技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)上，綜合考慮船舶本身需求、激光加工系統(tǒng)的投入等因素，控制成本，尋找最佳加工條件、提高加工效率的方法，最終形成我國(guó)新一代激光制造產(chǎn)業(yè)鏈。

現(xiàn)代激光制造作為通用的加工手段，其前沿領(lǐng)域之一是應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，激光制造應(yīng)用技術(shù)提出并解決新的問(wèn)題。重點(diǎn)針對(duì)汽車、航天運(yùn)載器、船舶和車輛等運(yùn)輸機(jī)械的輕型化、冶金工業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)激光制造技術(shù)在國(guó)防和重點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。同時(shí)對(duì)激光制造系統(tǒng)技術(shù)提出新的要求，如激光器小型化、高轉(zhuǎn)換效率與集成化等，光纖激光器和半導(dǎo)體激光器將得到大力發(fā)展。推動(dòng)我國(guó)激光制造技術(shù)向著效率更高、能耗更低、流程更短、光束質(zhì)量更高、性能更好、數(shù)字化、智能化程度更高、成本更低的方向發(fā)展，改變我國(guó)大工業(yè)用激光制造裝備完全依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀。

本文由萬(wàn)向聯(lián)軸器004km.cn 冷鐓機(jī)004km.cn 聯(lián)合整理發(fā)布 激光技術(shù)在船舶制造中的應(yīng)用又具有其獨(dú)特性，這跟船舶本身的加工和應(yīng)用特點(diǎn)以及激光制造系統(tǒng)的特性息息相關(guān)。目前鋁合金材料逐漸成為運(yùn)輸機(jī)械制造的關(guān)鍵材料，全鋁結(jié)構(gòu)船顯示出良好的發(fā)展前景，配合先進(jìn)的激光制造技術(shù)，展示了無(wú)限發(fā)展?jié)摿Α?end)文章內(nèi)容僅供參考()(2010-8-21)

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