激光焊的发展现状和趋势


    激光焊发展现状趋势
    摘:激光材料加工技术中重部分激光焊接世纪70年代焊接薄壁材料低速焊缝已开始激光焊接传热焊接程激光辐射方法加热工件表面达表面传热效果时控制住激光脉宽度量峰值功率重复频率工件塑造成特定单元激光焊接拥优点特点已成熟运零件精密焊接时着高功率CO2高功率YAG激光光纤传输技术进展激光焊接已时拥高精度高质量低变形高效率高速航空航天汽车工业粉末冶金生物医学微电子等领域中运越越广泛目前研究重点激光诱导等离子体发射吸收散射智控制激光焊接混合焊接激光焊接种金属材料钥匙孔行例CO2激光YAG激光焊接理
    关键词:激光焊接发展现状未趋势
    中图分类号:TG4567             文献标识码:B       文章编号:1001-2303(2010)06-0074-05
    1激光焊现状
    11激光焊
    111什激光焊
    激光焊接种焊接焊接热源焊接原通特定方法刺激活性介质复振荡腔然受激辐射光束光束接触工件时工件吸收量温度达材料熔点焊接
    激光焊接目前两种基形式 热导焊深熔焊激光焊接激光功率密度低(105 ~ 106W cm2)激光吸收表面熔化热传递工件加热形成熔池焊接方法浅深度深熔焊激光功率密度(106 ~ 107 w cm
    2)吸收激光快速工件熔化气化蒸汽压力作形成熔融金属孔激光指洞底继续扩展液体蒸汽压金属表面孔表面张力重力衡目前止激光束进行焊接移动时洞前熔融金属会孔流接着凝固形成焊接焊接方法越深横例越机械制造领域薄片外深焊深穿透焊接产生金属蒸汽屏蔽气体激光电离孔隙中形成等离子体等离子体激光吸收折射散射产生影响减等离子体工件产生激光量减弱光束聚焦焊接影响利等离子体通常通侧吹成型延长减弱摘孔等离子体效应形成声光电荷焊接程研究焊接焊接质量关系激光焊接工艺质量监测应特点具重理意义实价值
    12 激光焊接种类工作原理
    121 激光焊接种类
    激光焊接机通常称激光焊接机激光冷焊机激光氩焊机激光焊接设备等工作方式常常分激光模具焊机燃烧(手动)激光焊接设备动激光焊接机激光点焊机光纤传输激光焊接机振动焊接机等镜子特殊激光焊接设备带传感器硅钢片激光焊接设备焊接机键盘激光焊接设备
    122激光焊接原理
    光子轰击金属金属蒸汽蒸颁发面构成避免金属反射残剩残剩量果焊接金属具良导热性会更渗透激光质料概况反射传输接收质电磁场光波质料相互作成果激光入射质料中光电矢量中带电粒子振动速率光子会发射电子动中吸收激光材料第剩量粒子数目例电子动电子激发量者太声子原始激发量特定程转换成热激光处理短时间(约10秒)完成光量转换材料吸收期间热量限制材料激光辐范围然通热传导高温低温区[1]
    111激光焊接特点
    激光焊接已脉激光焊接连续激光焊接低电焊高电焊板焊板焊低速焊接高速焊接[2]传统焊接相优点高密度焊缝晶粒细紧凑
    型激光深熔焊接激光焊接速度时钥匙孔金属材料孔工件焊接方激光量传导横方传导较少焊接量更聚集深深加快焊接速度激光焊接热输入时热影响区变激光焊接功率密度越高焊接变形越高较少量热输入较更良焊接热影响区焊接变形变非常激光焊接力学性机械性强基金属强度焊接速度窄焊缝表面状态良焊缝清洗等室温特殊情况焊接激光真空空气气体环境中焊接通玻璃透明光束焊接焊接材料焊接方法易焊接样相似焊接材料陶瓷等激光焊接接触甚长距离焊接避免没工具丢失工具交换问题激光焊接种非接触式处理接触焊接工艺相较没焊条工具磨损损耗处理噪音污染环境焊接系统具高度灵活性CAD CAM机器焊接系统组合形成功激光处理系统易动化
    2激光焊发展
    世纪60年代第台激光束红宝石晶体中发射世纪80年代激光焊接做种高质量高精度低失真高效率高速焊接技术美国日欧洲汽车生产线开始投入运高功率二氧化碳YAG激光功率发展光纤传输技术进步激光焊接成种高品质高精度高速度先进焊接方法引起公众广泛关注激光焊接研发已日达高潮激光焊接成热门焊接方法激光焊接设备(45kw二氧化碳激光器YAG10kW)开辟中类质料激光焊接激光焊接钻研工艺察实验激光焊接缺点阐发等做量事情二十世纪激光焊接航空航天船舶军工海洋钻井汽车生产中激光焊接技术轻轨高速铁路中国应越越广泛应激光领域焊接技术[3]
    21激光焊接技术发展
    211 高亮度LD泵板Nd:YAG激光设备焊接
    美国期开辟采取Slab Nd:YAG晶体2 LD泵浦固体激光器件台TRW公司开辟级3kw LD泵浦NdYAG激光器台开辟级500瓦Q2Switch GE2Fibertek公司(开关)脉激光装备焊接级3kw器件准CWLD阵列负载率20%功率脉频率400 Hz脉宽度05 ms脉量75 J功率3000 W1750 Hz功率1950 W模激光横模式矩形低功率出口门形成整8 mm x 8 m光学透镜聚焦焦距350 mm(F 50)包括激光功率约95%微混合器混合效果度中心区域01mm非常垂直水设计焊缝宽度横截面焊缝宽度横截面形状穿透度发生变化焊缝厚度两倍时高密度激光穿透焊接确定问题焊缝宽度窄表面塌陷焊接条件合金孔隙率裂纹缺陷发生解决未激光焊接激光束直径扩焊缝宽度振动模式通毫米焊接进行
    212 10kWNd:YAG激光焊接
    日英国已开发功率YAG激光设备二氧化碳激光焊接相较讨等离子体熔化特性影响英国TWI公司3台4 kwYAG激光装配中根激光束1mm直径SI光纤中合成束方式钻研C2Mn钢焊接穿透度15mm厚钢板穿透焊接取保护镜头免受飞溅烟雾伤害气刀喷嘴侧保护气体喷嘴轴气体射位置类型流量文中进行优化输出功率等离子体孔已成重技术难题
    213激光焊接线监测
    获高质量焊缝希够控制焊接程监控系统事实激光焊接程中会产生物理现象熔池产生压力引起应力 金属蒸气等离子体介电常数反射激光功率熔池直接检察孔反射光方法
    YAG激光焊接头安装通YAG激光滤光片Si光电二极反射 CO2激光焊接波长较长冷凝器间隙孔深度越位置激光功率越深度反射激光器间关系已知揭示激光功率焦点附较离焦点越远通更接发现送丝速率越快熔深浅反映激光功率越铝合金5 XXX发现反射激光功率变化产生孔隙程度高角度反射激光功率监测气孔形成时日德国学者等离子体激光焊接灯光声音进行探查孔洞熔池进行观察监测进步研究出高达2900 FPS高速摄机开发商CMOS摄机拼焊焊接时仅区分总融合半融合检测间隙采取普遍现场察方式时领会板激光位置干系钻研类焊接缺点影响身分适应节制方式实验操孔直接察熔池反射激光器中孔直接表现焊接体例前提显现熔池中操监测节制性铝合金焊接通反射光诊断方法评估工艺稳定性检测气孔飞溅
    214激光电弧复合焊接
    德国ILT(激光技术研究)ISF(亥姆霍兹生物工程研究)开发CO2激光YAG激光TIGMIG电弧焊厚板激光第MIG复合焊接(组合焊接)中宏观显微镜观察硬度分布测试结果获高品质连接器二激光电弧化焊接(化焊接)发展包含激光TIGMIG等离子弧激光TIG混合焊接方法较薄板材相效果AlMg3L铝合金焊接连续激光焊接两次分歧厚度化装具备等离子体夹杂焊接激光器中程圆形焊接电极中空激光该方式增强焊接效力时程等离子体迟缓冷降焊接面积
    215铝合金激光焊接
    激光焊接汽车激光焊接铝合金聚光灯广泛关注具YAG激光焊接铝合金车A2会采取高Si YAG激光焊接铝线3kw光纤6 XXX合金焊接特匹配方面问题间隙受差重力影响方方模焊接影响进行种合金激光器接搭接丁字接头焊接测试较焊接种保护气体抗拉强度关节铸造材料激光焊接挤压材料气孔形成影响讨种焊接条件
    22激光焊接领域应
    关激光技术迅速发展快运行业激光技术开发程时带许惊喜设备激光标机激光焊接机激光雕刻机激光切割机等激光设备运非常广泛
    221制造业中应
    激光焊接技术已广泛运国外汽车制造行业统计全球切割激光裁剪板坯生产线2000年时已达100台年生产7000万件汽车零部件定制焊板坯板数字停增长中
    激光焊接技术仅拥高量密度热影响区柔性空间转换够气环境进行焊接焊接变形等特点运飞机制造程中够皮肤皮肤连接起面梁进行焊接确保面空气动力学形状公差机身附件组装中广泛应激光束焊接技术骨盆鳍翼翼盒骨架结构应范围肋骨支撑结构皮肤完整应高级片金属成型技术矿备激光焊接技术三维空间中完成焊接分裂仅产品质量生产效率高重现性工艺减肥效果明显
    年激光焊接生产中发现薄壁部件入口波纹道变截面等封闭部分采传统焊接方法采微弧等离子弧焊电流钨氩弧焊采钛合金材料采低量焊接技术然导致薄壁材料焊接变形超出公差范围法修复焊接缺陷导致逐步淘汰传统命运焊接工艺激光束焊接具局部保护非常适合焊接薄壁钛合金外壳零件
    [4]
    222粉末冶金领域
    科学技术断发展程中材料特需工业技术升级冶金方法运中材料满足需求具特性制造粉末冶金材料优势汽车飞机等领域传统冶金材料正刀具切割工具制造代粉末冶金材料停发展关联问题更突显定方面限制粉末冶金材料运
    世纪八十年代激光焊接技术拥粉末冶金材料加工领域优势粉末冶金材料运样景例采粉末冶金材料连接般常运焊接金刚石钎焊方法焊接强度较低热影响区宽度特适焊料熔化损失引起高温高强度求采激光焊接成够提高焊接强度耐高温性必[5]
    223汽车工业
    1980年代末千瓦激光成功工业生产中应现汽车制造业中量应激光焊接生产线已成汽车制造业突出成
    德国奥迪梅赛德斯奔跑公瑞典沃尔沃等世界知名汽车工场欧洲1980年率先激光焊接进行屋顶车身侧箱钣金焊接世纪90年代美国福特克莱斯勒慢慢激光焊接带进汽车制造业起步较晚成长非常快意利部分激光焊接范畴采钢作组件组装焊接日产汽车例田丰田汽车企业制造汽车车身笼盖件采激光焊接切割工艺时激光焊接技术汽车车身制造中体现表现异常优越拥激光焊接技术特征装置越越运汽车行业具规模动化程度较高特性激光焊接设备功率较高发展方较[6]
    技术国家实验室飞机发动机技术公司美国加入金属粉末激光焊接焊丝程中德国莱梅光束技术激光焊接铝合金机身框架进行广泛研究超添加焊缝中助消热裂纹提高焊接速度解决公差问题生产线开发已梅赛德斯工厂投产
    224电子工业
    激光焊接电子工业运更广泛尤微电子工业激光焊接热影响域加热快速低热应力集成电路半导体器件壳体封装体现出特优势斥真空装置时操控激光焊接钼锈钢聚焦撑持环极快热阴极灯丝组件等
    传感器恒温器弹性薄壁波纹板厚度般00501 mm间运般焊接方法快解决问题熔极钨钨氩弧焊接容易焊接等离子体稳定性击数运激光焊接效果异常原变越越广泛
    225生物医学
    世纪70年代激光焊接生物构造运激光焊血焊接中觉特优秀许科研员测验考试中焊接类生物构造焊接推行构造关激光焊接神科学钻研重点国外激光波长剂量功效规复激光焊料选择钻研激光焊接细血皮肤等基础焊接部分基础钻研研究
    激光焊接方式传统缝合方式相激光焊接快速符合愈合程中异物反映连结焊缝机械性修复构造原生物力学特征风发展生物医学利中更普遍
    226领域
    行业激光焊接逐渐增加特国进行特殊材料焊接方面BT20钛合金HEl30合金激光焊接锂离子电池德国GlamacoCoswig玻璃机械制造商等量研究 IFW材料实验研究联合技术合作研制板玻璃激光焊接新技术[7]
    3激光焊接未趋势
    31激光焊接技术发展趋势
    激光焊接量应发现缺点:激光焊接程中金属热融化蒸发形成深熔洞洞装满金属蒸汽气体形式激光等离子体云行动激光等离子体接收反射削减激光激光接收率降激光量利率焊接贱金属界面需求高容易混乱容易产生毛孔疏松裂缝焊母材端面间接口部位存凹陷焊接程稳定等等[8]未激光焊接技术发展激光热源起进行复合热源焊接保留原优点情况解决激光焊接缺陷
    32激光焊接国趋势
    激光加工体系拟中国激光加工体系复杂仅占全球激光销售量2%摆布首表示:高级激光加工体系少甚均匀激光器通精细激光加工设备存巨差距未中国技术焊接发展趋势
    级部门积极关注规划建设类基金正注入中特国强调项目体高校科研部门企业重点激光焊接技术技术方发展加强创新种海制造业接激光加工手艺进步产物手艺含量加速产物升级操达火速制造程度知足市场性化产物需求逐渐形成国产业集团慢慢吞激光零部件配套企业种激光加工系统特点制造商中国中部建立四激光加工设备制造业珠江三角洲长三角北京金环环渤海济发展分配世界领先激光加工厂商投资中国国合资企业总体趋势进入国际竞争家里激光已逐渐转化市场应功率轴流CO2激光器中功率金属腔射频CO2激光器半导体泵浦源固态激光器光纤激光器倍频DPL功率二极模块路增加趋势中激光焊接进入转型初期阶段进入市场创建新应程序更加欣赏国激光加工
    33激光焊接趋势方
    国现关厚板焊接材料合成激光焊接参数等方研究欠缺未应该创建激光焊择优参数交互式计算机辅助数库研究激光焊接厚板金属焊缝材料合成方面机械性焊条焊丝焊剂粉末带极等添补金属页优化弥合根部间隙测定激光焊接厚板金属接头疲劳强度创建出更加灵活方便携带激光系统目前技术创造出焊接表面覆盖层接头应该发展提高激光焊接效率新技术(预热吸收覆层等)研制功率先进激光器发展激光焊接切割加工重方[9]
    4总结
    激光焊接创造现通发展现状难发现激光焊接现已成项流焊接技术目前激光焊接行业正蓬勃发展种方式激光焊接技术发明出激光焊接技术成功制造业粉末冶金汽车工业电子工业生物医学等领域进行运中国激光焊处世界先进水成功激光焊投入航空制造运中未激光焊接技术技术相结合复合热源焊接激光焊接新发展趋势相信未会研制出更高效更灵活激光焊接新技术运更广泛领域
    [参考文献]
    [1]母晓红牛旭惠文激光焊原理应研究[J]科技创新报2009(8):5
    [2]张文毓激光焊接技术研究现状应[J]新技术新工艺2009(1):419
    [3]军李五坡现代焊接技术新发展[J]科技信息2008(22):419
    [4]张颖云李正先进焊接技术飞机制造中应[J] 西安航空技术高等专科学校学报200822(1)3336
    [5]史强浅谈激光焊接技术原理应[J] 企业导报201211(1)3336
    [6]吴军李亮激光焊国外汽车生产应[J]**汽车工业学学报200022(6):3336
    [7]潘际銮郑军屈岳波激光焊接技术发展[J]焊接2009(2):14
    [8]Khersonsky A Lee H Induction heating for efficient laser application [J] Advanced Materials & Process 2000(4)26
    [9]樊丁余淑荣张建斌等激光焊接发展现状动[J]**工业学学报200329(1):1618
     
     
     
     
     
    The Development Status And Trend Of Laser Welding
     
    Abstract:Laser welding is an important direction in laser material processing technology In the 1970s laser welding was used to weld thinwalled materials and lowspeed welds The main process of welding is heat transfer which USES laser radiation to heat the surface of the workpiece through surface heat By controlling the width energy peak power and repetition rate of the laser pulse the workpiece is melted into a specific unit Laser welding has been successfully applied to the precision welding of small parts because of the advantages and characteristics of laser welding However with high power CO2 and YAG laser power and the development of optical fiber transmission technology laser welding can have high quality at the same time high precision low distortion high efficiency and high speed At the same time in various fields such as aerospace automobile industry powder metallurgy biomedicine microelectronics are becoming more and more widely used
    Keywords laser welding current situation of the development the future trend
     


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