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1、激光焊接技術的應用激光焊接是激光加工材料加工技術應用的重要方面之一。20世紀70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接過程屬于熱傳導型。即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過熱傳導向內部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數,使工件熔化,形成特定的熔池。由于激光焊接作為一種高質量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法,隨著高功率CO2和高功率的YAG激光器以及光纖傳輸技術的完善、金屬鉬焊接聚束物鏡等的研制成功,使其在機械制造、航空航天、汽車工業(yè)、粉末冶金、生物醫(yī)學微電子行業(yè)等領域的應用越來越廣。目前的研究主要集中于CO2激光和YAG激光焊接各種金屬材料時的理論,
2、包括激光誘發(fā)的等離子體的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、復合焊接、激光焊接現(xiàn)象及小孔行為、焊接缺陷發(fā)乍機理與防止方法等,并對鎳蓐耐熱合金、鋁合金及鎂合金的焊接性.焊接現(xiàn)象建模與數值模擬。鋼鐵材料、銅、鋁合金與異種材料的連接,激光接頭性能評價等方面做了一定的研究。1激光焊接的原理???激光焊接原理:激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬表面。通過激光與金屬的相互作用,金屬吸收激光轉化為熱能使金屬熔化后冷卻結晶形成焊接。1.1熱傳導焊接???當激光照射在材料表面時,一部分激光被反射。一部分被材料吸收,將光能轉化為熱能而加熱熔化,材料表面層的熱以熱傳導的方式繼續(xù)向材料深處傳遞,最后將
3、炳焊件熔接在一起。1.2激光深熔焊???當功率密度比較大的激光束照射到材料表面時,材料吸收光能轉化為熱能,材料被加熱熔化至汽化,產生大量的金屬蒸汽,在蒸汽退出表面時產生的反作用力下,使熔化的金屬液體向四周排擠,形成凹坑,隨著激光的繼續(xù)照射。凹坑穿人更深。當激光停止照射后。凹坑周邊的熔液回流。冷卻凝固后將兩焊件焊接在一起。2激光焊接的應用領域2.1制造業(yè)應用???激光拼焊(TailoredBlandLaserWelding)技術在國外轎車制造中得到廣泛的應用,據統(tǒng)計,2000年全球范圍內剪裁坯板激光拼焊生產線超過100條,年產轎車構件拼焊坯板7000萬件,并繼續(xù)以較高速度增長。國內生產的引
4、進車型Passat,Buick,Audi等也采用廠一些剪裁坯板結構。日本以CO2激光焊代替了閃光對焊進行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接.在超薄板焊接的研究,如板厚loo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。2.2粉末冶金領域???隨著科學技術的不斷發(fā)展。許多工業(yè)技術上對材料特殊要求,應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。在某砦領域如汽車、飛機、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用受到限制。在八十年代初期,激光焊
5、以其獨特的優(yōu)點進入粉末冶金材料加工領域,為粉末冶金材料的應用開辟了新的前景,如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊的方法焊接金剛石,由于結合強度低,熱影響區(qū)寬特別是不能適應高溫及強度要求高而引起釬料熔化脫落,采用激光焊接町以提高焊接強度以及耐高溫性能。2.3汽車工業(yè)???在20世紀90年代中期,BMW公司利用激光焊接機器人完成了BMW5系列轎車的第一條焊縫,焊縫總長度達12m。到2003年7月,激光焊接焊縫的總長度累計達到150萬米?! 〖す饧夹g競爭的結果是強化了其在汽車制造工業(yè)中的應用。?DaimlerChrysler公司焊接(設備和零部件)技術課題組的負責人ChristianElsner
6、先生認為:激光焊接最主要的應用領域是汽車傳動系統(tǒng)和汽車車架的焊接制造。激光焊接長期以來并沒有被充分利用,新的激光焊接電源和更高的功率使得激光焊接擠進了長期以來一直被傳統(tǒng)焊接技術所占據的“領地”?! 〖す饧夹g在汽車工業(yè)中之所以得到了極為廣泛的應用,與研究所的科技工作者們的勞動是分不開的。DaimlerChrysler公司生產技術與材料技術研究所打算在將來進一步加強與物理研究所的密切合作,使焊接生產過程中的傳感器技術能有更好的結果。工業(yè)控制系統(tǒng)生產企業(yè)、工業(yè)控制系統(tǒng)應用企業(yè)與科學研究機構之間的合作越緊密,合作的結果就越富有成效?! ⌒碌募す夂附臃桨浮 ∧壳?,一些研究機構和工業(yè)企業(yè)正在研制開發(fā)
7、新的激光焊接方案。新型晶體管脈沖的沙本激光器(DiodengepumpteScheibenlaser)就是一個這樣的范例。斯圖加特激光工具研究所(IFSW)的指出:新的沙本激光技術是一個全新的晶體管固體激光技術方案,它有著很高的激光效率和很好的激光聚焦性能?! ‘a生激光的介質是一個極薄的反射片,其厚度在百分之幾到二百分之幾微米之間。脈沖激光射束經緊湊的折射鏡系統(tǒng)多次折射,最后經晶體射出。盡管反射片厚度尺寸很小,但是其反射能力極高,總