文/钟佳立(同济大学)
激光焊接技术是目前发展较好,应用范围较广的新型再制造技术,有着良好的发展前景,世界各国对其都有较高的关注度。基于此,本文主要分析激光焊接技术的研究现状,并从航空航天领域方面分析激光焊接技术的发展趋势,同时提出对激光焊接技术的未来展望,希望能为关注此话题的研究学者提供相关参考价值。激光焊接技术的研究现状
国际现状
20世纪70年代开始,由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点而得到多数西方国家的重视和研究。而在亚洲,比较突出的国家是日本,凭借其先进制造工艺的优势,已经在以激光为主的焊接技术领域取得了优异的进展,有较多优秀的研究成果相继问世。激光技术在不同应用领域的不断发展,很好反映了世界各国对激光技术研究的重视,其已在机械领域、汽车制造领域、船舶制造业、电子制造业都有十分广泛的应用。不难发现,激光焊接技术已经充分融入传统制造业。对于大功率激光器的研发,美国和德国已取得良好的研究成果,突破了研发瓶颈,大功率激光器已被应用于军舰等军事制造中。国内现状
国内研究激光焊接技术成果较明显的是哈尔冰焊接研究所,该研究所在大功率固体焊接技术方面投入了大量的人力和物力资源,研究成果实现了对大型构件的较好焊接效果,扩大了激光焊接技术的应用领域。另外,在多道填丝焊和异种金属焊方面投入了较大的精力,有望取得较好的研究成果。
目前国内的激光焊接技术同样比较成熟,被广泛应用于实际的生产活动中。尽管如此,其中仍有一些迫切需要解决的难题,如高强度钢的激光焊接,这方面国内的研究仍然需要加强。以CO2气体激光器为例,这是一种十分典型的气体激光器,研究追求的是激光功率和光束质量的提高。到目前为止,共计出现五代CO2激光器,其中扩散性冷却板条式的CO2应用效果良好,受到了众多企业的关注,也得到了广泛应用。
未来对大容量大功率激光器的研究有
着深远的意义,该方面的研究会更加深入。同时,对焊接工艺的精细化研究也会不断的深入,其中双焦点激光焊接技术会表现出更大的应用潜力。
激光焊接技术的发展趋势和展望
发展趋势
世界上第一台激光设备于1960年问世,我国在1961年研发出第一款激光器。50多年来,激光技术已在诸多科学领域得到了广泛应用,如造船、核能、汽车、航空航天等。尤其在新型汽车生产制造中,其具有更加广泛的应用前景。目前,汽车制造业是激光技术的第二大应用领域,约占激光加工15%的份额。 在国外发达国家的汽车制造行业中,整车上50%~70%的零部件在加工制造过程中采用了激光加工工艺,如激光切割、激光打孔、激光焊接、激光标识等。
近年来,在西方发达国家的家用轿车生产中,近60%的汽车零部件采用激光焊接技术,它被广泛应用到变速齿轮、半轴、传动轴、散热器、离合器、发动机排气管、增压器轮轴、底盘等许多汽车部件的生产制造中,并且已经成为汽车零部件制造的标准工艺。
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2019 No.3激光焊接在电子工业特别是在微电子工业中亦得到了广泛的应用。由于激光焊接的热影响区小,热效应集中且迅速、热应力反而相对较低,因此在集成电路制造行业和半导体元件及壳体的封装行业中,突显了其独特的优越性。在真空元件研制中,激光焊接同样得到广泛应用。理论上讲,激光焊接方法可以代替目前的任何一种焊接方法,现在已相继被应用到科研生产制造的各个领域。未来展望
激光焊接技术作为一种绿色的再制造技术,国内国外的研究机构都对此给予了较高的关注度,对于激光焊接技术未来的展望十分深远而有意义。在焊接材料的研发方面,不仅要给予碳素钢、不锈钢一定的关注度,还要加强研究铝合金、镁合金、钛合金这些有色金属材料,未来要注重研究异种材料和复合材料。在焊接工艺方面,应加强避免激光焊接缺陷的研究,将激光焊接特有的优势发挥出来,研发出能够与激光焊接技术相配合的工艺,
最终提高激光焊接质量。在加工系统方面,应关注智能化焊接系统的开发,具备在线实时监控焊接质量的功效。不仅如此,还能实现对问题快速有效的反馈和处理,将先进的计算机技术和智能化机器人技术结合起来,较大幅度地提高激光焊接工艺的制造效率。可以预见,未来激光焊接技术将会在更多领域发挥出更深层次的作用。
总结
综上所述,未来对大容量大功率激光器的研究有着深远的意义,该方面的研究会更加深入。同时,对焊接工艺的精细化研究也会不断地深入,其中双焦点激光焊接技术会表现出更大的应用潜力。此外,激光焊接技术已经应用于牙科的临床诊治,还应用在神经医学领域。在电子元件的制造上,激光焊接技术的应用会适应元件越来越小的特点,将激光技术的高效迅速的优势发挥出来。A2019 No.353
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