目前高能束流焊接技术上

高能束流焊接技术（上）

当前高能束流焊接被关注的主要领域是：①高能束流设备的大型化 功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。②新型设备的研制，诸如，脉冲工作方式以及短波长激光器等。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流品质的提高及诊断。⑤束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧应用领域的扩展。

1、激光焊接的最新进展

1.1新型激光器

(1)直流板条式(DC Slab)CO2激光器、(2)二极管泵浦的YAG激光器、(3)CO激光器、(4)半导体激光器、(5)准分子激光器。

1.2激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式|MechNet|欢迎登陆中国机械专家www例如.

以美国PRC公司为例，几年前，用于切割的CO2激光器功率主要是1500~2000曲折次数为20000次；对其他连接W，而近期的主导产品是4000~6000W，6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35 mm和40 mm。

1.3设备的智能化及加工的柔性化

尤其是对YAG激光，由于可用光纤传输，给加工带来了极大的方便。

其主要特点是：①一机多用。②采用一台激光机可进行多工位(可达6个)加工。③光纤长度最长可达60m。④开放式的控制接口。⑤具有远距离诊断功能。

1.4束流的复合

最主要的是激光-电弧复合。深熔焊接时，熔池上方产生等离子体，复合加工时，激光产生的等离子体有利于电弧的稳定；复合加工可提高加工效率；可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性；可增加焊接如何需要应记录断裂时的伸长率或直接从仪器上数取断裂时的伸长率（为1百分数）的稳定性和可靠性；通常，激光加丝焊是很敏感的，通过与电弧的复合，则变的容易而可靠。

激光-电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及GMA。通过激光与电弧的相互影响，可克服每一种方法自身犹如剪不断的藤蔓的不足，进而产生良好的复合效应。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家

GMA成本低，使用填丝，适用性强，缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝，焊速高、热输入低，但投资高，对工件制备精度要求高，对铝等材料的适应性差。Laser-GMA的复合效应表现在：电弧增加了对间隙的桥接性，其原因有二：一是填充焊丝，二是电弧加热范围较宽；电弧功率决定焊缝顶部宽度；激光产生的等离子体减小了电济南试金试验机减速机使用方法弧引燃和维持的阻力，使电弧更稳定；激光功率决定了焊缝的深度；更进一步讲，复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。

从能量观点看，激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应，一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度；二是两热源相互作用的叠加效应。

GMA、激光加丝和激光电弧复合三种方法焊接时线能量、焊缝断面以及能量利用率的比较。

Laser-TIG Hybrid可显著增加焊速，约为TIG焊接时的2倍；钨极烧损也大大减小，寿命增加；坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了一种激光双弧复合焊接，与激光单弧复合焊相比，焊接速度可增加约1/3，线能量减小25%。

英国Conventry大学现代连接中心亦有Laser-plasma复合焊接的报导。其优点是：提高焊接速度和熔深；由于电弧加热，金属温度升高，降低了金属对激光的反射率，增加了对光能的吸收。在小功率CO2激光试验基础上，还要在12 000W CO2激光以及光纤传输的2kW YAG激光器上进行，并为机器人进行PALW打基础。