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                      1. 高能束流焊接技术的新进展

                        发布时间:2018-04-11 12:00:00

                        当前高能束流焊接被关注的主要领域是:①高能束流设备的大型化—功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。②新型设备的研制,诸如,脉冲工作方式以及短波长激光器等。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流品质的提高及诊断。⑤束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧应用领域的扩展。

                        激光焊接的最新进展

                        1 新型激光器

                        (1)直流板条式(DC Slab) CO2 激光器、

                        (2) 二极管泵浦的 YAG 激光器、

                        (3) CO 激光器、

                        (4)半导体激光器、

                        (5)准分子激光器。

                        2 激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式

                        以美国 PRC 公司为例,几年前,用于切割的 CO2 激光器功率主要是 1500~2000W ,而近期的主导产品是 4000~6000W , 6000W 可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为 35mm 和 40mm。


                        3 设备的智能化及加工的柔性化

                        尤其是对 YAG 激光,由于可用光纤传输,给加工带来了极大的方便。

                        其主要特点是:①一机多用。②采用一台激光机可进行多工位(可达 6 个)加工。③光纤长度最长可达 60m 。④开放式的控制接口。⑤具有远距离诊断功能。


                        4 束流的复合

                        最主要的是激光-电弧复合。深熔焊接时,熔池上方产生等离子体,复合加工时,激光产生的等离子体有利于电弧的稳定;复合加工可提高加工效率;可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性;可增加焊接的稳定性和可靠性;通常,激光加丝焊是很敏感的,通过与电弧的复合,则变的容易而可靠。

                        激光-电弧复合主要是激光与 TIG 、 Plasma 以及 GMA 。通过激光与电弧的相互影响,可克服每一种方法自身的不足,进而产生良好的复合效应。

                        GMA 成本低,使用填丝,适用性强,缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝,焊速高、热输入低,但投资高,对工件制备精度要求高,对铝等材料的适应性差。 Laser-GMA 的复合效应表现在:电弧增加了对间隙的桥接性,其原因有二:一是填充焊丝,二是电弧加热范围较宽;电弧功率决定焊缝顶部宽度;激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力,使电弧更稳定;激光功率决定了焊缝的深度;

                        从能量观点看,激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应,一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度;二是两热源相互作用的叠加效应。

                        GMA 、激光加丝和激光电弧复合三种方法焊接时线能量、焊缝断面以及能量利用率的比较。


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