激光焊接技术项目建议书

《激光焊接技术项目建议书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、激光焊接技术项目建议书激光焊接技术项目建议书1研究的目的以及应用与需求背景激光焊接是激光加工技术应用的重要内容，更是21世纪最受瞩目、最有发展前景的焊接技术。早在上世纪末，欧美各国就已把激光焊接充分应用到工业生产中，我国在加快对激光焊接技术的研究与开发的同时，逐步建立起一个产、学、研”相结合的发展体制，并在个别域有了较大的突破。随着工业制造的发展，高效、敏捷、环保的加工技术将倍受青睐。激光焊接以其高能束的聚焦方式，在焊接过程中能实现深熔焊、快速焊等其他焊接工艺较难实现的形式，特别是激光焊接设备搭配灵活，实时在线检测技术成熟，使其能够在大批量生产中实现高度自动化

2、，目前已有大量的激光焊接生产线投入工业生产。实践证明,激光焊接在加工业的应用范围十分广泛,基本上传统焊接工艺可以使用的领域,激光焊接都能胜任,并且焊接质量更高,加工效率更快。目前激光焊应用领域的扩大,主要应用于:制造业应用、粉末冶金领域、汽车工业、电子工业、生物医学、塑料激光焊接应用、新材料激活激光焊接应用、航空航天工业、造船工业、其他领域如对BT20钛合金、HEl30合金、Li-ion电池等激光焊接。随着激光这种新能源的获得,材料加工的领域被大大拓宽,激光焊接就是激光应用的重要方面之一。1962年和1963年,已经有关于激光焊接应用的报道。随后,各国学者又做

3、了许多激光焊接的基础性研究。70年代以前,由于高功率连续波(CW)激光器尚未开发出来,所以,研究重点集中在脉冲激光焊接(PW)。早期的激光焊接研究试验大多数是利用红宝石脉冲激光器,当时虽然能够获得较高的脉冲能量,但这些激光器的平均输出功率却相当低,这主要是由激光器很低的工作效率和发光物质的受激性质所决定。Nd∶YAG激光器由于具有较高的平均功率,在它出现之后很快就成为点焊和缝焊的优选设备。Ready在1971年曾指出,激光焊接与电子束焊接的显著区别在于,激光辐射不能产生穿透(小孔)焊接方式,现在我们知道,这个结论是错误的,因为当激光束焦点的能量密度达到106W

4、/cm2时,小孔的形成条件得到满足,从而就可以利用激光束进行穿透(深熔)焊接。同时,小孔的建立与维持需要一定的时间,因此,使用脉冲激光进行焊接时,小孔就不易向深处扩展,也就不易产生深熔焊。随着千瓦级连续CO2激光器焊接试验的成功,激光焊接的研究与应用情况在1971年和1972年发生了变化。在大厚度不锈钢试件上进行CO2激光焊接,形成了穿透熔深的焊缝,从而清楚地表明了小孔的形成,而且激光焊接产生的深熔焊缝(小孔效应焊缝)与电子束焊接相似。这些利用CO2激光器进行金属焊接的早期工作证明了高功率连续激光焊接的巨大潜能。日本、德国、英国和前苏联等国的研究组也相继报道了

5、高功率CO2激光焊接技术的发展及其优化。CO2激光焊接继续的发展集中于如何获得高光束质量的致密可靠的激光源,如何理解和解释接头设计、焊接速度、光束聚集和等离子效应之间的复杂相互作用及其与焊接性能的关系。除少数特例外,在这些研究中,基本不采用功率高于20kW的激光器进行焊接,事实上,激光焊接工艺开发与发展的后续经验表明,使用功率超过12～15kW的激光器进行焊接,并不会获得更多的益处,除非应用在焊接速度极高及金属工件厚度极大的场合。由于金属的反射率在钕玻璃或Nd∶YAG激光1.06μm波长下远远低于在CO2激光10.6μm波长的作用下,因此,相对于CO2激光器来

6、说,使用平均功率大大降低的1.06μm波长的固体激光器(钕玻璃或Nd∶YAG)进行焊接,可获得相当的焊接质量。光纤传导技术可以较好地应用于1.06μm的激光,甚至功率高于1kW也是可行的,而CO2激光则不具备这种性能。CO2激光器的发展重点虽然仍集中于设备的开发研制,但已不在于提高最大的输出功率,而在于如何提高光束质量及其聚焦性能。与CO2激光器的发展情况不同,Nd∶YAG激光系统的发展趋势仍是如何提高平均功率,这个发展趋势受到高质量晶体生长的困难和激光技术的获得所限制,此外,Nd∶YAG激光的导光与传输系统也有待于得到进一步的改善和优化。目前,已有学者报道了

7、平均功率为4kW的Nd∶YAG激光焊接的试验数据。用于激发高功率Nd∶YAG晶体的二极管激光组合的应用是一项重要的发展课题,必将大大提高激光束的质量,并形成更加有效的激光加工。采用直接二极管阵列激发输出波长在近红外区域的激光,其平均功率已达1kW,光电转换效率接近50%。这些激光设备和技术总有一天会在焊接应用方面向CO2激光器和Nd∶YAG激光器发起挑战。2国内外相关研究的理论基础与前沿技术水平激光焊接是利用激光的辐射能量来实现有效焊接的工艺,其工作原理是:通过特定的方式来激励激光活性介质(如CO2和其他气体的混合气体、YAG钇铝石榴石晶体等),使其在谐振腔中

8、往复振荡,从而形成受激辐射光束,当光束