2022年2022年激光焊接技术的应用及发展 .pdf

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1、科技文献检索作业题目：激光焊接技术的应用及发展班级：姓名：学号：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 激光焊接技术的应用及发展高伟（沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁 沈阳）摘 要：激光焊接作为一种新型的焊接方法，已经在越来越多的领域得到广泛的应用。本文对激光焊接技术的概况、国内外激光焊接技术的研究现状、激光焊接技术的应用、激光焊接技术的发展等方面进行了综述。希望对激光焊接技术的应用和发展有一个比较全面的了解。关键字

2、：激光焊接技术应用领域发展Abstract : As a new technology, laser welding is widely applied in mangy fields. The general situation of laser welding technology, the research situation of domestic and foreign laser welding technology, application of laser welding technology and the development tend of laser welding

3、technology are summaries in this paper. Through this paper we get a quite comprehensive understanding to the laser welding technology application and development. Key words : laser welding, application fields, development 引 言激光焊接作为一种新型的焊接技术已被广泛的应用于IT 、医疗、电子、汽车、机械和航天等行业，为优质、高效、无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。

4、由于具有很高的适应性、很强的加工能力以及更加先进的质量检测手段，激光焊接在许多行业已经逐步取代了一些传统的焊接技术。1激光焊接技术的概况目前激光焊接是激光工艺技术应用的核心内容, 同样是目前大力发展的一种焊接技术。一些国外发达国家早已将激光焊接技术应用于工业生产方面, 而国内在开发激光焊接技术的时候 , 州门还要拟定起一个匹配于我国工业的发展规划书。随着工业制造的持续发展, 高效的加工技术将会是未来工业发展的必然趋势, 而激光焊接则符合这一发展趋势。通过长期实践我们总结出, 激光焊接在加工业的应用面非常宽, 激光焊接术较之常规焊接技术其焊接品质更高 , 月加工更有效率。激光焊接的特点是被焊接工

5、件变形极小,焊接深度 / 宽度比高 , 热影响区小 , 因此焊接质量比传统焊接方法高, 它们在工业上的应用越来越广泛。激光焊接还具有不受磁场的影响, 不局限于导电材料, 不需要真空的工作条件并且焊接过程中不产生X射线等优点。随着制造部名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 门把自动化技术应用到焊接过程, 激光和计算机控制的结合能够更好更精确地控制焊接过程,从而提高产品质量。保证激光焊接的质量, 也就是激光焊接过程监测与质

6、量控制也已成为激光利用领域的重要内容, 包括利用电感、电容、声波、光电等各种传感器, 通过电子计算机处理 , 针对不同焊接对象和要求, 实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目,通过反馈控制调节焊接工艺参数, 从而实现自动化激光焊接。激光可以用于对很多材料的焊接,碳钢、低合金高强度钢、不锈钢、铝合金和钛合金等都可以用激光进行焊接。一般来说, 激光焊接的速度跟激光功率成正比, 也受到工件的材料类型和厚度的影响。激光焊接的应用也随着激光焊接技术的发展而日趋广泛, 目前已涉及航空航天、武器制造、船舶制造、汽车制造、压力容器制造、民用及医用等多个领域。2 激光焊接技术的研究现状目前 , 国内一些

7、激光设备与生产单位主要生产kW级的 CO2激光设备和1 kW 以下的固体YAG激光设备。对激光焊接研究主要集中在激光焊接等离子体形成机理、特性分析、检测、控制、深熔激光焊接模拟、激光- 电弧复合热源的应用、激光堆焊、超级钢焊接、水下激光焊接、宽板激光拼焊、填丝激光焊、铝合金激光焊、激光切割质量控制等。清华大学彭云等人分析了超细晶粒钢的焊接性及激光焊接的特点, 进行了400 M Pa和800 M Pa 2 种超细晶粒钢的激光焊接试验, 并与等离子弧焊接、MAG焊接进行了比较。无论是碳钢或经合金强化的高强度钢, 还是通过特殊冶金加工的高强度钢, 在快速加热和冷却的激光焊条件下, 一方面接头的硬度大

8、大高于母材, 使接头易产生裂纹; 另一方面激光的再热作用使HAZ 出现软化区。目前, 对于高强度钢激光焊接性方面的研究还不足, 其应用还缺少更多的数据 , 需进一步深入研究。相关资料显示, 激光的高能量密度不但可以融化金属, 且还能够将金属完全汽化,而金属在气化后与激光束接触, 就会出现等离子体。等离子体可以吸收激光束, 同时还能够将激光进行反射 , 这样就会导致光斑聚焦发生偏移, 这在很大程度上都影响着激光的焊接质量。因此控制等离子体, 尉罢在激光焊接技术的主要问题。近年来国外开发了激光摆动法, 其理论为将光束沿悍接方向反复摆动, 时间在匙孔出现后和等离子体出现前, 这样有效的防止了等离子体

9、的出现。而相关资料显示, 等离子体的内质密度为影响激光束传输的核心要素, 其可以经磁场辐射遏制等离子体对激光束的屏蔽效应。另外 , 我们还进行了一些难熔金属的焊接, 如钨、钥、祖等, 这些金属的熔点都在2600以上 , 用传统的焊接方法成品率低且质量不能保证, 用激光焊接不仅工艺简单, 而且成品率均在 98% 以上。对熔点温度相差很大的两种不同的金属进行激光焊接, 例如铜和铁、钢和金、铬和钦、铁和钥、镍和铂等, 都可收到很好的效果。激光焊接作为一种特殊的焊接工艺, 正名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

10、- - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 逐渐被人们所认识和使用, 随着我国改革开放的不断深入, 激光焊接技术一定会得到瞩目的发展。3激光焊接技术的应用伴随工业激光器的研发以及相关学者对焊接技术的研究, 目前此技术已被广泛应用。不过因成本问题, 应用激光焊接的基本都是量产焊接的行业, 七以口造船业以及汽车制造业等等, 同时很多投资较大的特殊行业也会应尾激光焊接技术。在欧美地区, 激光焊接已被汽车业以及金属加工业所广泛应用二而在中国, 激光焊接术还仅仅被应用在电气等工业。现阶段很多发达国家的主要绍齐来源都要依附于汽车工业, 很多发达国家平均每年的汽车

11、出产量少则数千万计 , 所以 , 制造技术的完善及发展, 始全绪日是相关学者的主要研究课题。利用激光焊接技术 , 能够有效的控制车体的质量, 而且还在很大程度上提高了车身的强度, 最主要的是降低了汽车的生产成本。近年来激光焊接技术已应用于造船领域, 一般的船用板材都需要达到一定的厚度, 且焊缝较长 , 所以焊接后的翘曲以及变形为造船业的一大问题。相关资料显示, 通过普通焊接工艺, 大概有四分之一的工作量都应尾到了船板的整型中。因为激光焊接有较高的能量密度,同时光斑范围较小, 热影响范围较常规的弧焊要小很多, 焊后无显著的变形从而激卿旱接技术十分适用于造船业。通过激光对塑料施焊, 在发达国家已是

12、非常成熟的技术, 而此技术在国内正处于发展中。常规塑料焊接基本都是以高频焊、热熔焊以及振动摩擦焊为主,上述焊接技术难以达到那些结构繁琐、加工精度高领域白舫目关要求。3.1 激光焊接技术在汽车制造上的应用工业上的激光焊接技术是目前激光工业中的第三大领域, 在当今社会中已有大幅度的增长和广泛的应用。特别是在制造业的汽车产亚上, 车身的部件大部分采用了激光的焊接技术,已取代我国传统的电阻电焊技术。激光焊接技术在国内外都有广泛的应用。例如日本本田汽车车门框和各种材料上的激光焊接。美国的福特汽车的中央门柱焊接技术。通过几个案例可以表明激户己焊接技术在汽车车身的制造上是非常可取的。激光技术不断随着社会改革

13、发展而增加扩大范围, 激光在工业上的用途也有了大幅度的提升。德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在20 世纪 80 年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接,20 世纪 90 年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制造 , 尽管起步较晚, 但发展很快。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接 , 日本的日产、本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺, 高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用得越来越多。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

14、 - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 激光焊接还广泛应用到变速箱齿轮、半轴、传动轴、散热器、离合器、发动机排气管、增压器轮轴及底盘等汽车部件的制造, 成为汽车零部件制造的标准工艺。应当看到我国一些汽车制造厂家已经在部分新车型中采用激光焊接技术, 而且从激光焊接技术本身研究的角度看, 我国一些科研院所在一些具有特色的领域取得了具有特色的成果。随着我国汽车工业的快速发展 ,激光焊接技术一定会在汽车制造领域取得丰硕的成果和广泛的应用。在电子工业中对激光焊接技术需求也是必不可少的。主要应用在显像管的电子枪, 且在这方面上获得不错

15、成绩, 在日本的东芝公司中已成功的将焊接显像电子枪装配到线上。我国有几个厂家也应用了,华中理工大学所研发出来的激光焊接电子枪设备。另外, 激光的焊接在续电器、电路引线、计算机配件中获得较大成功。3.2 塑料激光焊接的应用激光焊接是一项无振动焊接技术, 因此它特别适合用于鼠标、移动电话、连接器等加工精密的电子元器件, 以及那些需要以更清洁的方式来熔接的复杂部件, 例如含有线路板的塑料制品、医疗设备等。在汽车工业中, 激光焊接塑料技术可用于制造很多汽车零部件, 激光还可以将塑料薄膜焊接在一起, 操作过程可以完成的非常快。塑料激光焊接技术是一种变革性的短流程、数字化、知识化、绿色环保、先进的近净成形

16、新技术，正在成为激光焊接领域的一个热点；它具有成本低、速度快、加工方便、原材料适用范围广、实现精密数控容易、结合性和工艺性好等许多优点$并且以其十分独特的技术和经济优势弥补了常规塑料连接方法的不足。在未来几年，中国将有可能成为全球最大的塑料产品市场要使激光焊接技术在塑料材料高品质，高附加值的加工领域获得应有的地位，这样塑料激光焊接技术所带来的巨大经济效益和社会效益是毋庸置疑的。3.3 激光焊接在船舶制造上的应用船舶制造中，钢板从储存、运输到下料切割、装配焊接等一直是增加变形的过程，特别是焊接，钢板变形影响很大。很多船厂花费大量人力物力用于焊接变形的火工校正工作。据统计，单船焊接费用占到整个船体

17、制造费用的30% 以上。现在船东、船检对船舶的质量要求提高，特别是豪华游船，船体外观要求很光顺，而船厂为达此要求花费很高。而使用激光焊接，速度快，变形小，焊缝窄，光顺美观，节省了大量后续校正工作。激光焊接不仅是制造工艺上的变化，而且也带来了船体结构上的创新和变化。例如，美国在最新建造的新型船舶上广泛使用高强度、低合金钢的T 形构件，通过激光焊接技术的采用，令船舶的重量大幅降低。船用复杂结构如“三明治”板、T 型和I型结构等，传统焊接方法的热输人量大，易引起工件严重变形、热影响区性能下降等问题; 此外“三明治”结构是在两层薄板间加不同形式的撑板来实现整体结构的强度提升和重量减轻，弧焊方法难以完成

18、。采名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 用激光焊接技术这些问题都可解决. 激光焊接技术可改进船舶设计的理念、减轻船舶的重量、降低船舶制造成本等。在欧洲，激光焊接已应用于护卫舰、轻型巡洋舰、大型游艇的焊接，它能够提高板的有效载荷，满足轻型设计要求，同时具有较高焊接速度。3.4 其他领域在其他行业中，激光焊接也逐渐增加，特别是在特种材料焊接方面，我国进行了许多研究，如对BT20 钛合金、HE130 合金、 Li-ion电

19、池等激光焊接。德国玻璃机械制造商Glamaco Coswig公司与IFW 接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。4激光焊接技术的发展目前 , 在激光焊接技术研究与应用方面处于世界领先水平的国家有德国、日本、瑞士和美国等国。横流连续CO2激光加工设备的输出功率可达20kW,脉冲 N dYAG激光器的最大平均输出功率也已达到4kW,并且实现了纳秒级的脉冲宽度。激光焊接能够实现的材料厚度最大已达80mm, 最小为 0.05mm,大部分材料的激光焊接质量均超过传统焊接工艺。激光焊接技术正朝着低成本、高质量的方向发展, 具有很大的发展潜力和发展前景。可以预料, 激光焊接工

20、艺将逐步占据焊接领域的主要位置, 并取代一些传统落后的焊接方法。5 结束语激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术及产品设计为一体的综合技术。汽车工业的发展对焊接质量提出了更高的要求。激光焊以其高能量密度、深穿透、高精度、适应性强等优点, 在汽车工业中充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点, 不仅在生产率方面高于传统焊接方法, 而且焊接质量也得到了显著的提高。激光焊接技术发展到今天, 其逐步取代电弧焊、电阻焊等传统焊接方法的趋势已不可逆转。在未来的21 世纪中 , 激光焊接技术在材料连接领域必将起到至关重要的作用。随着技术和工艺方法的不断进步, 激光作为非接触柔性

21、制造工具的特性将体现得更为明显。激光制造必然成为便捷高效、绿色环保、节能降耗的先进制造技术, 促进我国工业领域的技术进步和产品技术改造, 满足国民经济尤其是制造业的发展需要。参考文献1杨晋萍 , 孟勤 . 国内外激光焊接现状J.激光技术 ,1991(5):4243. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2陆斌锋 , 芦凤桂等，激光焊接工艺的现状与进展J.焊接， 2008(4) ：5356. 3王家淳 . 激光焊接技术

22、的发展与展望J.激光技术， 2001,25(1) ：4953. 4郭长亮 . 激光焊接技术的研究现状与应用J.科技， 2014. 5 张文毓，激光焊接技术的研究现状与应用J.新技术新工艺，2009(1):48 50. 6李少华，康蓉娣，激光焊接技术及其应用J.舰船防化， 2011(4),3236. 7刘必利 , 谢颂京等，激光焊接技术应用及其发展趋势J.激光与光电子学进展，2005,42(9):4347. 8 陈飞，激光焊接技术在船舶制造中的应用与前景J.造船技术， 2011(5):3443. 9郭泽亮，激光焊接技术在舰船建造中的应用J.舰船科学技术，2005,27(4)：8284. 10熊尚

23、武 , 激光技术的工业应用与发展前景J.工业技术， 2014(10). 11李 慧, 刘喜明等，塑料激光焊接技术的研究进展J.机械工程材料，2013,37(5)：15. 12G. S. Booth. Manufacturing with Lasers, Developments and OpportunitiesJ. Welding in the Word ,2005,49(7):1620. 13Narendra B.Dahotre. Laser WeldingJ.Materials and Manufacturing Processes,1999,14(4):191 211. 14M.Kutsuna,S.Kitamura,K.Shibata,H.Sakamoto,K.Tsushima .Improvement of the Joint Performance in Laser Welding of Aluminium AlloysJ. Welding in the Word,2006,50(1):2227. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -