激光焊接技术应用现状及发展趋势.pdf

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光焊接是激光加工技术应潜载于机器人上进行焊接等加工也

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用的重要方面之一,激光可用光纤传送焊接电一光转换效率

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焊接作为一种高质量、高达到了40%以上但是它的单体功率

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精度、低变形、高效率和高速度的焊佼小并且有一个严重的缺点光束

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接方法,日益受到人们的关注随贡量不好进人20世纪90年代又一

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着大功率Cq激光及YAG激光装置的开类新型激光器诞生它是用半导体激

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发,以及高输出、高效率二极管泵浦光器来做传统激光器的泵浦源提高

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激光器及半导体激光设备的不断研制,了传统激光器的总体效率输出功率

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激光焊接在机械制造、航空航天、汽与光束质量也都不错但也有一个致

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车工业、粉末冶金、生物医学、微电命的缺点就是泵浦源的寿命短只

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子行业、服装加工等领域的应用越来有5(xx卜1仪以)小时由于泵浦源的价
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。年发生了变化在大厚度不锈钢试件
越广格占了整个激光器的一半如果它一
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上c光了,。,
进行几激焊接形成穿透熔深坏激光器就废了另外它也是分

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1激光焊接技术的发展历程的焊缝从而清楚地表明了小孔的形立元件,因此其可靠性也不够好进

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有关激光焊接应用的报道要追溯成而巨激光焊接产生的深熔焊缝(小人21世纪,德国人率先发明了实用化

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到1%2年随后各国学者又做了许孔效应焊缝)与电子束焊接相似l]这的光纤激光器光纤激光器将多个半

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多激光焊接的基础性研究激光焊接些利用C几激光器进行金属焊接的早期导体激光器的光导人了光纤,在光纤

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技术的发展是建立在激光器发展的基工作证明了高功率连续激光焊接的巨中再次振荡增益,形成了新的激光

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础上的上世纪70年代以前研究重大潜能日本德国英国和前苏联这种激光光束质量好,电一光转换效

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点集中在脉冲激光焊接(PW)早等国的研究小组也相继报道了高功率率高而且由于可以集成放大光纤

2。
期的激光焊接研究试验大多数是利用c0激光焊接技术的发展及其优化激光器的功率可以做得很大;所有的

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红宝石脉冲激光器当时虽然能够获到了80年代YAG激光器在焊接方面半导体器件及光纤组件都可以焊接成

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得较高的脉冲能量但这些激光器的发挥了越来越大的作用YAG激光器一体避免了元件的分立可靠性得

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平均输出功率却相当低随着千瓦级特别适合焊接不允许热变形和焊接污到极大提高光纤激光器还有一个更

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连续cq激光器焊接试验的成功激光染的微型器件,如铿电池、心脏起搏大的优点就是其使用寿命极长可以

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焊接的研究与应用情况在1叨1年和l叨器密封继电器等20世纪80年代出达到5万一50万小时20(只年美国

:一.,..,,
作者简介钟宝华门965)男山东诸城人副教授现了半导体激光器其体积大大缩小例〕公司已经做出了1仪)kw的光纤激光
.一
山东交通职业学院机械系副主任}程机械专业学科带头
,1。
人可靠性大大提高半导体激光可直接器和7kw的工业用光纤激光器

现代焊接2008年第9期总第69期J一1
激光焊接技术的发展伴随着激光接最大的特点是选择适合的焊接材料高功率激光束经聚焦后,焦斑直

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器的进步历经由脉冲波形向连续波和功率密度可以得到稳定的焊接形径很小因此功率密度很高可达105

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形的发展由小功率薄板焊接向大功态一1能wl(知{比电弧焊102一l以WlcmZ要

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率厚件焊接发展由单工作台单工件激光焊接有两种基本方式:传导高出几个数量级,能焊接高硬度高

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加工向多工作台多工件同时焊接发展焊与深熔(小孔)焊这两种方式最脆性及高熔点高强度的材料
以及由简单焊缝形状向可控制的复杂根本的区别在于:前者熔池表面保持2.2.2焊接质量高
焊缝形状发展,受激物质也包含了多封闭,而后者熔池则被激光束穿透成激光焊接时通过小孔效应,能获

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种气体和固体晶体激光焊接的应用孔传导焊对系统的扰动较小因为得较大的焊接深度(深宽比可退夕~12)

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也随着激光焊接技术的发展而日趋广激光束的辐射没有穿透被焊材料,所且焊缝的组织致密强度高

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泛,目前已涉及航空航天兵工船以,在传导焊过程中焊缝不易被气体2.2.3热影响区和变形区都很小

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舶制造、汽车制造、压力容器制造、侵人;而深熔焊时,小孔的不断关闭激光焊接加热及冷却速度极高

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民用及医用等多个领域很多学者将能导致气孔的产生传导焊和深熔焊其结晶速度比一般熔焊高几十倍热

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激光加工连同电子束加工和等离子弧方式也可以在同一焊接过程中相互转影响区很小材料变形小无需后续

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加工并称为21世纪最具发展前景及换由传导方式向小孔方式的转变取工序处理

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最有效的加工技术决于施加于工件的峰值激光能量密度2.