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激光焊接的可行性分析

导读: 激光(受激辐射光)最基本的特点就是:单色性、方向性、相关性,这些独特性质加上由此而来的超高亮度,超短脉冲等性质使它已经紧紧的和现代工业结合在一起,这些特质非常适合焊接加工。

  激光(受激辐射光)最基本的特点就是:单色性、方向性、相关性,这些独特性质加上由此而来的超高亮度,超短脉冲等性质使它已经紧紧的和现代工业结合在一起,这些特质非常适合焊接加工。激光器一般按产生激光的工作物质不同来分类,主要有半导体(GaAs,InP等)激光器、固体(Nd:YAG等)激光器、气体(CO2、He-Ne等)激光器、液体(可调谐染料等)激光器、化学激光器、自由电子激光器等。其中气体激光器以气体或金属蒸汽为发光粒子,它是目前种类最多,激励方式最多样化,激光波长分布区域最宽,容易实现大功率连续输出,应用最广泛的一类激光器。固体激光器是将产生激光的粒子掺于固体基质,其浓度比气体大,因而可以获得比较大的激光能量输出,具有能量大,峰值功率高,机构紧凑,牢固耐用等特点。在激光焊接中主要就采用这两种受激物质的激光器。

  激光焊接技术在制造领域的应用稳步增长,由脉冲到连续,由小功率到大功率,由薄板到厚件,由简单单缝到复杂形状,激光焊接在不断的演化过程中已经逐步成为一种成熟的现代加工工艺技术。激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接,在连续焊接中又可分为热传导焊接和深穿透焊接。随着激光输出功率的提高,特别是高功率CO2激光器的出现,激光深穿透技术在国内外都得到了迅速发展,最大的焊接深宽比已经达到了12:1,激光焊接材料也由一般低碳钢发展到了今天的焊接镀锌板、铝板、钛板、铜板和陶瓷材料,激光焊接速度也达到了每分钟几十米,激光焊接技术日益成熟,并大量应用到生产线上,在汽车生产线上如齿轮焊接,汽车底板及结构件(包括车门车身)的高速拼焊并已取得了巨大的经济和社会效益。

  据有关资料统计,在欧美发达工业国家中,有50%-70%的汽车零部件是用激光加工来完成的。其中主要以激光焊接为主和切割为主,激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺。激光用于车身面板的焊接可将不同厚度和具有不同表面涂镀层的金属板焊在一起,然后再进行冲压,这样制成的面板结构能达到最合理的金属组合。激光焊接的速度约为4.5m/min,而且很少变形,省去了二次加工。激光焊接加速了用冲压零件代替锻造零件的进程。采用激光焊接,可以减少搭接宽度和一些加强部件,还可以压缩车身结构件本身的体积。仅此一项车身的重量可减少56kg。激光焊接用于车顶外壳与框架焊接,传动转换器盖板的焊接,由CNC控制,其循环时间约为16秒,实际焊接时间仅为3秒,一天可连续运行24小时。用于焊接小轿车的变速箱总成和底盘,激光束的焊接速度快,易于自动化控制并且易于归并到一个灵活的制造系统中,激光束改进了厂家的产品设计投产周期,降低了成品的废品率。
 

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