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高功率激光焊接技术的应用与发展

发布时间:2019-04-15 15:13:01点击率:

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 高功率激光焊接技术的应用与发展
               焊接是应用最广泛、最重要的材料永久连接方法,在提高材料利用率、减轻结构重量、降低成本方面独具优势。激光焊接则是近十年应用发展速度最快的焊接方法,其利用可聚焦可调控的高能量密度激光束为热源实现材料的熔化焊接。激光束方向性、单色性和相干性极好,光强是普通光的1010倍,脉冲功率可达1014瓦,因此热作用集中、焊接变形小,焊接结构制造精度高,柔性自动化实施性好,与机器人、工艺数据库和专家系统管理等先进工艺模式有机结合,可实现数字化智能化制造,是现代装备结构制造中不可或缺的关键技术,在汽车、船舶、高速列车以及航空航天结构中得到成功应用,其中汽车行业已将激光焊接确定为结构制造标准化工艺,激光焊接技术在国际上被视为最具发展潜力的先进焊接技术。

              激光焊接应用的发展随着激光、冶金、材料、力学、测控、信息、机电等学科的进步发展,是现代科学技术在材料加工领域应用的综合体现,尤其是千瓦级以上的大功率激光焊接技术,几乎与激光器的进步相伴。从20世纪80年代的CO2激光、YAG激光,已扩展出半导体激光、光纤激光,激光功率由1kW提高到100kW,典型焊接激光器的特点如表1所示,其中光纤激光焊接是目前激光焊接新工艺研究热点。
         激光焊接由于热作用形式的不同、可适合产品对象也不同,所需解决的关键问题也是因需而异。激光焊接应用最广的是薄壁结构焊接,在航空结构中最典型的是欧洲空客系列客机的铝合金机身下壁板,这种以焊代铆结构将减轻飞机机身重量近20%,降低制造成本约20%,已应用空客A318、A380和A340系列飞机的壁板结构焊接,其中壁板数量将达到18块,焊缝总长度达到1000米。随着航空结构应用需求的发展,激光焊接技术的一个应用发展是面向中等厚度结构的激光复合热源焊接技术,目的是拓展激光焊接技术应用范围,解决未来装备结构的中厚度结构高精高效焊接之需,其次是针对微纳结构精密焊接的脉冲激光焊接,采用微秒、纳秒等脉冲激光器解决铜铝等异种金属、金属基复合材料、陶瓷等非金属材料以及与航空结构相关的层叠材料(Glare)、碳纤维增强复合材料(CFRP)的焊接性问题。  /


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