前言：中文期刊網精心挑選了激光焊接技術范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
激光焊接技術范文1
由于鋁合金具有質地輕薄，比強度高，比高度高的優點，所以被廣泛地應用于航空航天領域和艦船領域。焊接技術可以保障材料的利用率，減少總體機器質量，同時也大大降低了所需要注入的成本。和其他焊接技術相比，激光焊接技術對焊接環境要求較低，并不需要一定在真空環境下進行，且此技術焊接能量更高、焊接精度更準、焊接效率更好，整個焊接過程都能保障集中加熱。目前，衡量一個國家工業加工水平的重要標志之一就是激光焊接技術在該國工業中所占的比重。在工業發展領先的國家中，鋁合金激光焊接技術被廣泛地應用到建造先進機器構造部件中。而隨著經濟的發展，各種高強度高韌性的鋁合金被源源不斷地研發出來，而這些多樣式的新型鋁合金對鋁合金激光焊接技術也提出了更高的要求。所以綜上所述，必須深入地對鋁合金焊接技術優化方法進行研究[1]。
1鋁合金的研究介紹
鋁元素在元素周期表中位于第三周期，原子序數為13，原子量為26.9815。相比于其它有色金屬、鋼鐵、塑料和木材，鋁更富有延展性，質地柔軟且易于成型，這些優秀特性使得鋁材料廣泛地應用于航空航天和汽車領域?？梢哉f，鋁合金是飛機結構的理想材料。豐富的資源量，低廉的使用成本以及良好的工作性能使得鋁合金在飛機上的用量高達50%~80%。其中鋁合金占軍用飛機結構的45%~65%，而民用飛機使用量更是高達70%~80%。除了在飛機上鋁合金用量廣泛，其它航空業例如火箭鋁合金也被大量利用，絕大多數火箭的運載殼體都是采用鋁合金鑄造煉制的。1924年德國發明了第一個含鋰的鋁合金，人們驚喜地發現鋁鋰合金相比于以往的鋁合金，質量更輕，剛度更強，氣動性更好，抗防腐能方面力更強，同時還具備可回收利用的優點，大大縮減了運行和維修成本，降低了總體風險。研究表明機器構件用鋁鋰合金取代常規的鋁合金后，質量減輕10%~15%，剛度加強15%~20%，可以說是一種更加理想的航空航天材料。鑒于鋁鋰合金的這些優點，人們進一步地加以探索和研究，鋁鋰合金的研發取得了長足的進步。迄今為止，鋁鋰合金的研制發明已經進入到了第三代時期。鋁鋰合金的研發到目前為止已有七十余年歷史，在西方國家，鋁鋰合金應用到航空航天領域已經有50多年的歷史，而且還在不斷發展優化系統成分。然而在我國對于鋁鋰合金的研發探索時間卻并不長，早在上世紀六十年代，一些有見解的學者就有意識的想要加強鋁鋰合金這一領域的研究，然而由于國家提供的經費有限，我們的技術水平也無法與國外先進的技術水平相比，所以只取得了很小的成績；“八五”之后，國家加強了投資力度，因此許多高校和研究所都開展了鋁鋰合金研究課題，這個階段我們成功地研制出1420和2090鋁鋰合金，為我國鋁鋰合金的發展提供了很好的推動促進效果；“九五”期間，國家意識明顯提高，為了接軌國際水平，更加重視鋁鋰合金項目的研發，在這個階段，我國取得最明顯的成績就是2195鋁鋰合金的研制開發，并且獨立地解決了退火工藝不均勻、熱軋和冷軋及中間退火和大規格薄壁管材擠壓這些問題；“十五”之后，我國進入工程應用階段，我國對于鋁鋰合金不僅僅停留在研制開發階段，更重視將鋁鋰合金應用到實際中，國產鋁鋰合金被逐漸地應用到航空航天領域，而我國自主研發的1420鋁鋰合金更是應用到運載火箭中[2]。經過多年的科技研究和實踐應用，當前我國工業發展水平已經處于全國領先地位，航空航天領域對先進結構材料有著很大的需求。然而對于鋁鋰合金的研究，我國當前情況并不樂觀，目前我國的鋁鋰合金發展水平與國外先進國家，例如美國、俄羅斯有超過20年的差距，這一數據不得不引起我們的注意，不斷擴大領域、提升性能、開發研究新型技術已經成為亟待解決的問題。
2鋁合金的激光焊接技術優化研究
由于鋁合金具有薄壁結構，所以在鋁合金材料上使用焊接技術更加方便。焊接技術可以有效地減少成本、減輕質量、提高利用率，此種技術被廣泛地應用到行業結構建造方面。而傳統焊接技術，如：火焰焊接、電弧焊接、等離子體弧焊接，都具有熱源發散，功率密度低，工作效率低，焊接結構變形量大的缺點，因此，引入新的焊接技術迫在眉睫。
2.1激光焊接特點
上世紀六十年代，激光焊接技術作為一種新的焊接技術出現，很快就因其智能化、柔軟化、多樣化、集成化、大深寬比、焊縫小、變形量小、焊接效率高、焊縫性能好和自動化易于實現等優點被廣泛認可使用。如今激光焊接技術已經成為汽車制造業的標準焊接制造方法，而且也越來越多地被使用到航空航天行業中。激光焊接屬于高能束流焊接方法，它的作用原理是“小孔效應”[3]，簡單說此原理就是指在熔池中產生小孔，通過孔壁獲取能量，形成焊縫。高能束流焊接方法除了激光焊接技術，還有電子束焊技術，只是電子束焊技術所傳遞能量的介質是高能密度電子，此種介質必須在真空環境中才能完成傳遞工作。而激光焊接技術傳遞能量介質是電磁波，在大氣下就可以進行，所需工作成本比電子束焊技術更低。在飛機制造行業中，人們通常用鉚接工藝將鋁合金材質壁板進行連接，然而鉚接工藝需要在基礎材料上打通大量工藝孔，緊密的工藝孔嚴重地影響了材料的美觀性，更是破壞了結構的連接性和整體性，而且還會加大結構的重量。與傳統工藝相比，激光焊接技術僅僅利用激光就能將鋁合金材質壁板連接起來，不需要如此繁瑣的工程，同時也保留了基礎材料的完整性。因此，航空制造業越來越多地選擇激光焊接技術進行鋁合金材質壁板連接[4]。
2.2激光焊接技術難點以及問題
盡管激光焊接技術雖然有諸多優點，然而由于鋁和鋁合金本身對激光具有高反射率和高熱導型，所以激光焊接技術也有許多難點和問題。鋁對于激光具有高反射率，例如對YAG激光，鋁的反射率接近80%，而對CO2激光，鋁的反射率更是高達90%，高強的反射率使得母本材料對激光的吸收率極差，大大降低工作效率。激光焊接熔池通常建立的又深又窄，但是激光發光率極大，傳送過程中產生大量蒸汽，如此強大的蒸汽流在通過熔池時就會使熔池中的溶液大量飛濺。激光焊接的熔池存在時間非常短，而激光焊接的焊縫冷卻速度卻很快，這樣就會導致熔池中的氣體無法排出，以氣孔形式存在其中。由于激光焊接是一種精準的焊接技術，為避免產生焊接裂紋對接頭間隙有著嚴格的要求，通常不許超過母材厚度的10%。鋁合金本身具有低電離的特點，焊接過程會產生不穩定粒子，影響焊接過程的穩定性和焊縫形狀[5]。
2.3激光焊接技術優化研究
激光焊接根據作用機制可以分為熱導焊和深熔焊兩種。二者在應用領域上各有不同，其中熱導焊應用于精密儀器以及微小零件的焊接中；而深熔焊則是大型儀器的焊接手段，深熔焊所應用的激光有三種類型，其特點如下表1所示。如表1所示，CO2氣體激光的工作介質為CO2，它的波長為10.6微米，輸出功率很高，可是輸出光束質量極差，因此并不適用于焊接；YAG固體激光的工作介質為紅寶石、釹玻璃和摻釹釔鋁石榴石等，它的輸出波長為1.06微米，和CO2氣體激光相比，YAG固體激光更容易被金屬吸收，轉化效率高且操作靈敏，因此被大量使用；光纖激光則是最新型研發的激光器，它的輸出波長在1.08微米左右，雖然它的實踐時間較短，但是具有運行成本低、光束質量高，獲得的激光功率高的優點，是非常好的激光焊接技術。
3結語
與傳統焊接技術相比，激光焊接技術具有明顯突出的優點，因此近年來應用越來越廣泛。但是由于鋁合金自身的局限性，因此鋁合金激光焊接技術仍然存在許多問題有待深入探討與解決。本文通過對鋁合金材料和目前激光焊接技術現狀的分析，探討一種新的激光焊接技術優化方法，希望通過本文的研究，對以后的激光焊接技術優化研究起到積極促進作用。
參考文獻
[1]張大文,張宏,劉佳,等.鋁合金連續-脈沖激光焊接工藝對比實驗研究[J].激光技術,2012,36(4):453-458.
[2]孫福娟,胡芳友,仝崇樓,等.消除鋁合金激光焊接缺陷與提高焊縫強度研究[J].現代制造工程,2006(6):78-80.
[3]陶汪,陳彥賓,李俐群,等.鋁合金激光點焊工藝特性研究[J].紅外與激光工程,2011,40(4):659-663.
[4]張智慧,董世運,王玉江,等.7A52鋁合金光纖激光焊接接頭組織與性能研究[J].應用激光,2014,34(6):567-571.
激光焊接技術范文2
羅勇1唱麗麗2
1．東北大學機械工程與自動化學院遼寧 沈陽110000
2．沈陽工業大學材料科學與工程學院遼寧 沈陽110000
摘要：遠程激光加工技術是近年來發展極其迅速的激光加工新技術，通過普通激光焊接與遠程振鏡式激光焊接技術的比較，對遠程振鏡式激光焊接技術進行深入分析，從而總結出其具有高速度、高靈活性和高柔性等特點，希望對那些有提高生產效率并降低運營成本需求的企業以幫助。
關鍵詞：遠程激光焊接；遠程振鏡式激光焊接頭；激光；
激光加工發展至今已近半世紀，隨著第一臺激光器的成功發明，各種不同種類的激光器不斷涌現，激光器及其應用技術是集光、機、電等多門學科技術，是一部典型的學科交叉的創造發明史，目前激光的應用已經遍及到人們生活的各個領域，遠遠超出了人們原有的想象。現今國際上德國的激光加工的相關技術比較成熟，現已擁有十分成熟的激光加工產品與技術。
隨著激光加工技術的發展，人們對激光加工速度、加工靈活性和柔性的要求也越來越高。遠程振鏡式激光焊接頭也應運而生，滿足了人們對高的激光加工速度、加工柔性和加工靈活性的要求。遠程激光焊接柔性加工自動化成套裝備集成了光纖激光器、遠程焊接頭及機器人，應用于白車身、車門及汽車座椅等沖壓鈑金的高速激光焊接，代替電阻點焊工藝。這個新的工藝技術和裝備的應用，改變了傳統鈑金的結構設計，有效減輕了汽車內部鈑金的重量，其中座椅的T 形焊的鈑金件比傳統電阻焊的部件減少了1/3；其焊接速度是傳統點焊的6到10倍，原來用五套焊接機器人及電阻焊系統進行焊接，現在僅用一套柔性激光焊接裝備，焊接效率和焊接質量大幅度提高，同時降低了設備采購成本和運營成本。
例如德國某汽車制造公司將生產線改造升級的過程，在過去的車身焊接是采用的傳統的點焊機，在2003 年則升級為利用 LP－Nd ：YAG 激光－機器人焊接系統，這樣原來9 臺點焊機完成的工作量由3 臺激光焊接系統就可以完成，而現在則引進了激光焊接中最先進的機器人遠程激光加工系統完成同樣的工作量，投入的成本僅為原來的一半[1] 。
現今，最著名的激光遠程加工頭是Trumpf 公司生產的PFO 激光加工頭（圖1.1）。2009年6月份，HIGHYAG 公司也推出了自己生產的激光遠程加工頭是名為RLSK 激光加工頭（圖1.2）。
圖1.1 Trumpf 公司的PFO 激光加工頭 圖1.2HIGHYAG 公司的RLSK 激光加工頭
遠程激光加工頭的有兩種類型，一種是采用雙振鏡的方式實現；另外一種采用的是可移動式聚焦鏡和單反射鏡的方式實現。光纖輸出的激光經準直，聚焦后直接打到反射鏡，通過反射鏡的橫向旋轉來實現加工平面的x 軸方向的運動，y 軸方向的運動則由加工頭的縱向旋轉來 控制；而采用雙振鏡方式則是使用兩片振鏡分別控制 x軸和 y軸方向的運動，激光經過準直鏡準直后再通過雙振鏡的旋轉來控制光線的位移，聚焦鏡放在兩片振鏡之后，此處的聚焦鏡即為場鏡，可起到平場的作用，雙振鏡的焦點補償通常是通過準直鏡的移動來實現的。這兩種方式各有特色，單振鏡系統做起來更加便捷，雙振鏡的系統可不必移動準直鏡而達到平面焊接任意圖形的目的，但保護鏡片面積較大，極容易被污染及破壞。
根據行業調查，采用激光焊接取代點焊來焊接車身則車身板材的設計結構相對更加簡潔，同時節省鋼材，據統計每輛車在采用激光焊接時結構改造所節省的鋼材達到40kg 以上，大大減少了汽車的成本；在焊接速度上激光焊接也占據著巨大的優勢，采用傳統點焊時焊接的速度較慢，平均約為0.5m/min，而采用激光焊接時焊接的速度可達的5m/min，甚至更快，大大的提高了生產效率。綜上，由于激光加工的種種優勢及特點而廣受汽車制造廠商的青睞。遠程激光焊接技術發揮了非接觸式單側激光焊接帶來的技術和經濟優勢，并將其與高速掃描鏡片帶來的優勢相結合，大大縮短了焊接時間，在整個焊接流程中增加了總生產效率。
例如大眾Passat B6車型的后車臺板由三個部件組成，這些部件可采用電阻點焊或激光焊接。大眾采用來自TRUMPF公司的一臺TruDisk激光焊機和一套光學振鏡掃描裝置，來代替點焊所需的4個機械臂和5臺電阻焊槍，同樣完成35個焊點的焊接，結果是：TRUMPF的激光焊機的焊點連接更為牢固，而且焊接速度提高3倍左右（點焊需要35s，而激光掃描焊只需13s），車身焊接質量更是日趨完美。
結論
隨著激光加工技術的不斷發展，遠程振鏡式激光焊接技術以其高速度、高靈活性和高柔性的特點，被廣大汽車廠商認可其能夠提高生產效率，降低運營成本；綜上所述希望對那些有提高生產效率并降低運營成本需求的企業以幫助。
作者簡介：羅勇(1983-),男,遼寧省沈陽市人,東北大學機械工程與自動化學院,碩士；
激光焊接技術范文3
關鍵詞：汽車制造；車身制造；激光焊接；應用
在汽車制造業中，激光焊接技術已經成為一種普遍的，廣為采用的工藝，并且在多種行業開始進行嘗試或應用，并取得了一定的效果，在汽車車身制造方面的激光焊接技術更是向一個嶄新的成熟階段推進。
一、激光焊接的原理與概述
激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），從字面不難看出其意義是通過強光照射激光發生介質，進而使得介質內部原子的電子得到能量，電子運動在受激的情況下軌道發生偏移，從低能態進入高能態。當原子在激發態的狀態下時，受到外界輻射感應，使得這些原子又變遷到低能態，同時有一束光發出，這束光在傳播方向，偏振，相位和頻率等方面，與入射光完全相同，即為受激輻射光。那么如何得到指向性高、高能量密度的激光，就顯得尤為重要，也必須使得觀光束能夠在激光發生介質的兩側的反射鏡內王府振蕩，這就要求必須在一種封閉光線的諧振腔內進行，從而光強得到提高，同時光的方向性也得到了提高。
激光具備的優勢有以下幾個方面：①激光具有很強的方向性，在傳播的過程中，基本不會向外發生擴散；②激光是一種單純的單色光，波長和頻率一定，不是多種光的混合體；③激光具有特別高的輸出功率，當采用透鏡進行聚焦后，可以得到高于太陽光幾百倍的能量密度；④激光有較好的相關性，具有規律的波峰、波谷。
當前，在汽車車身制造中的主要焊接技術有激光焊、電阻點焊、MAG、MIG等，而車身不等厚板之間的拼焊以及車身焊接主要采用激光焊接技術。車身框架結構的焊接，比如側圍與頂蓋的焊接。通過激光焊接的應用，車身的重量得到一定的降低，從某種程度上達到了省油的效果；通過激光焊接的應用，車身的裝配精度得到提高，車身的剛度可以得到30%的提升，從而使得汽車車身的安全性得到進一步提高；通過激光焊接的應用，沖壓和裝配的成本得到降低，車身的零件數量減少，車身的一體化程度得到提高。激光焊接技術從20世紀的80年代開始在汽車車身制造領域進行運用，主要體現在車身焊接方面。激光技術通過偏光鏡將反射激光的光束，集中在聚焦裝置中，產生巨大的能量光束，工件在光束的照射下瞬間熔化，焊接成功。
二、激光焊接技術在汽車車身制造方面的應用
拼焊技術是汽車制造中的一個重要環節，普遍應用于汽車制造，在車身制造上的應用更為突出。激光拼焊幫我們解決了傳統車身制造方式的缺點，傳統方式是將各分部件先進行沖壓成型，之后再進行焊接，焊接的效果總是不盡如人意，融合處處理不是很完美，甚至融合不是很好。激光拼焊過程中，在車身制造時順序和傳統方式正好相反，先進行焊接，再進行沖壓成型。激光拼焊使用零件數量少，可以節約成本，并且能夠進行不同材質、不同部位的鋼板焊接，焊接精準度較高，這項技術在世界汽車制造業廣泛應用，在奇瑞、一汽等國內汽車公司都已近開始使用激光拼焊技術，并且是最先進的汽車車身焊接技術。
激光熱源具有特別高加熱能力，并且能夠將大量的能量進行集中，匯集到一個焊接點上，因此，有了上述提到的激光焊接的優勢，從而實現薄板的快速連接。目前，在車身制造的激光焊接主要有熔焊和填充焊兩種方式。
熔焊在焊接過程中，不需要物質填充，可以通過激光在工件表面進行直接作用焊接。根據激光束的能量密度的不同，又有穿透焊和熱傳導焊之分。穿透焊的特點主要是熔深更深，焊接速度更快。在汽車的白車身上，有2-4層的焊接鋼板，有4mm之厚，因此有更高的焊縫深度要求，對激光能量密度的要求也更高，而穿透焊恰恰適合。當激光在工件表面進行作用時，金屬發生快速汽化，并且以蒸汽擴散到熔池中，形成一個蒸汽通道，在通道內，激光發生多次反射，使金屬充分吸收激光能量，當產生的蒸汽壓力不能夠再向熔池擴散時，進入到一個穩定的焊接狀態。熔池經過的位置，在蒸汽通道周圍形成金屬熔液流動，使上下兩層板熔合在一起，金屬冷卻后，便形成一條高強度焊縫。熱傳導焊主要是利用激光匯聚一點產生的強高溫度，熔化鋼板，溫度高達1490℃，通過熱效應進行焊接，這種焊接方式多用于平板的拼焊。
填充焊不對工件本身進行熔化，而是熔化焊絲，主要通過激光的熱效應達到效果，并填充到兩個工件之間，進行焊接。填充焊過程中產生的熱變形小，焊縫美觀，多用于汽車頂蓋的焊接。最早應用于車身加工的激光工藝是汽車頂蓋的激光釬焊技術。
當前激光焊接技術在汽車車身生產中的應用已經成為一種必然趨勢，通過激光焊接技術的應用，車身重量得到降低，車身的裝配精度得到提高，車身強度得到加強，車身美觀，成本降低，為我國汽車制造企業的穩定持續發展提供了保障。同時，激光焊接技術也得到了業內人士的高度關注，激光焊接技術的產業化和規模化的進一步發展，仍然是我們需要努力的方向，從而為推動我國汽車制造業飛速發展而出力。
參考文獻：
[1] 陳根余，梅麗芳.激光焊接切割在汽車制造中的應用[J] .激光與光電子學進展，2009，46（9）：17-23.
激光焊接技術范文4
[關鍵詞]激光深熔焊 激光功率 光束焦斑 材料吸收值 焊接速度 保護氣體 透鏡焦距 焦點位置 激光束位置
中圖分類號：TG457 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）11-0008-01
1 前言
激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現，激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104～105W/cm2為熱傳導焊，該種焊接方式熔深淺、焊接速度慢；功率密度大于105～107W/cm2時，金屬表面受熱作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有能量密度高、焊接速度快、深寬比大的特點。基于以上兩種激光焊接形式的技術特點，結合軌道車輛不銹鋼薄板搭接接頭保證強度及要求嚴格外觀質量的兩方面要求，軌道車輛不銹鋼搭接接頭激光焊接形式為激光深熔焊接。
2 主要工藝參數
基于軌道車輛不銹鋼搭接接頭的激光焊接技術特點，分析激光焊接主要工藝參數對焊縫質量的影響，并提出控制措施。
2.1 激光功率
在光斑直徑一定的前提條件下，激光功率密度的大小取決于激光功率。激光焊接中存在一個激光能量密度閾值，低于此值，工件僅發生表面熔化，焊接以熱傳導型進行，熔深很淺，無法應用于不銹鋼搭接接頭焊接。當工件上的激光功率密度超過閾值，產生小孔并形成等離子體，熔深大幅度提高，可以實現穩定的深熔焊接；當激光功率密度處于小孔形成的臨界條件附近時，深熔焊和傳導焊交替進行，成為不穩定焊接過程，導致熔深大幅波動，嚴重影響焊接質量。因此要實現軌道車輛不銹鋼搭接接頭連續穩定焊接，較高激光功率條件下的激光深熔焊接是應用于軌道車輛不銹鋼搭接接頭焊接的主要形式。在光束焦斑直徑一定的情況下，較高的激光功率可保證激光功率密度超過激光功率密度閾值，保證穩定一致的熔深。
2.2 光束焦斑
光束焦斑大小是激光焊接的最重要變量之一，直接決定功率密度的高低。對于激光深熔焊，同等激光功率條件下，較小的光束焦斑直徑可以獲得較高的功率密度，進而保證以較小熱輸入量來獲得既滿足強度指標，又滿足外觀要求的部分熔透搭接接頭。
2.3 材料吸收值
材料對激光的吸收取決于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、熱導率、熔化溫度、蒸發溫度等，其中最重要的是吸收率。影響材料對激光光束的吸收率的因素包括兩個方面：首先是材料的電阻系數；其次，材料的表面光潔度對光束吸收率有較重要影響，從而對焊接效果產生明顯作用。
2.4 焊接速度
焊接速度對熔深影響較大，提高速度會使熱量不足造成熔深變淺，但速度過低又會導致材料過度熔化造成搭接接頭外部痕跡明顯，嚴重時甚至造成工件焊穿。所以，對于一定厚度的不銹鋼搭接接頭，在激光功率一定的條件下，焊接速度有一定的適用范圍，保證下層板焊接熔深控制在（0.15-0.4）T（T為下層板板厚）。
2.5 保護氣體
不銹鋼搭接接頭激光焊接過程常使用惰性氣體來保護熔池，保護聚焦透鏡免受金屬蒸氣污染和液體熔滴的濺射，同時驅散高功率激光焊接產生的等離子屏蔽。通常使用氦、氬、氮三種保護氣體。氦氣價格較貴、電離能較高，因氣體密度最小所以熔池保護效果一般，但因不易電離可有效抑制氣體電離以讓激光順利通過，保證光束能量不受阻礙地直達工件表面，從而增加熔深，提高焊接速度，由于質輕而能逸出，不易造成氣孔；氬氣比較便宜，密度較大，熔池保護效果較好，但易受高溫金屬等離子體電離，屏蔽部分光束射向工件，造成激光能量部分損失，也制約了焊接速度的提高及熔深的增大，氬氣保護條件下等離子云對熔深影響在低焊接速度區最為明顯，當焊接速度提高時，它的影響就會減弱。氮氣作為保護氣體最便宜、密度適中、電離度介于氦氣和氬氣之間，適用于不銹鋼搭接接頭激光焊接，但有時會在搭接區易產生氣孔。
2.4 透鏡焦距
焊接時通常采用聚焦方式匯聚激光，一般選用254-380mm（10”-15”）焦距的透鏡。光束焦斑大小與焦距成正比，焦距越短，焦斑越小。但焦距長短也影響焦深，即焦深隨著焦距同步增加，所以短焦距雖可提高功率密度，但因焦深小，必須精確保持透鏡與工件的距離，不利于通長焊縫焊接過程的工藝穩定性，同時過小的焦深易造成激光頭距離工件間距過小導致工件無法有效壓緊，也會導致焊接過程中產生的飛濺物影響反射鏡表面污染，軌道車輛不銹鋼激光焊搭接接頭實際焊接使用的透鏡建議焦距至少為254mm（10”）。
2.5 焦點位置
焦點位置也稱為離焦量。焦點處功率密度最高，激光焊接時為了保持足夠功率密度，焦點位置至關重要。焦點與工件表面相對位置的變化直接影響焊縫寬度與深度。在大多數激光焊接應用場合，通常將焦點的位置設置在工件表面之下約所需熔深的1/4處。
2.6 激光束位置
對不同的材料進行激光焊接時，激光束位置控制著焊縫的最終質量，特別是對接接頭的情況比搭接結頭的情況對此更為敏感。有些應用場合，被焊接工件的幾何形狀需要激光束偏轉一個角度，當光束軸線與接頭平面間偏轉角度在100°以內時，工件對激光能量的吸收不會受到影響。
2.7 焊接起始、終止點的激光功率漸升、漸降控制
激光深熔焊接時，不管焊縫深淺，小孔現象始終存在。當焊接過程終止、關閉功率開關時，焊縫尾端將出現凹坑。另外，當激光焊層覆蓋原先焊縫時，會出現對激光束過度吸收，導致焊件過熱或產生氣孔。 為了防止上述現象發生，可對功率起止點編制程序，使功率起始和終止時間變成可調，即起始功率在一段時間內從零升至設置功率值，并調節焊接時間，最后在焊接終止時使功率由設置功率逐漸降至零值。
3 激光深熔焊技術特點
針對軌道車輛不銹鋼搭接接頭，激光深熔焊具有顯著的技術特點，主要表現在：
1）高的深寬比，保證外露表面幾乎無焊接痕跡，保證無涂裝不銹鋼軌道車輛的商品化效果。
2）最小熱輸入保證最小的焊接變形，不銹鋼車輛表面平面度指標由傳統車輛的2mm/m提升至1mm/m。
3）高的功率密度保證焊縫組織的高致密性，焊縫強度、韌性和綜合性能高，保證焊接接頭強度和性能指標遠遠高于同類電阻點焊和電弧焊接頭。
4）強固焊縫。因為熾熱熱源和對非金屬組分的充分吸收，降低雜質含量、改變夾雜尺寸和其在熔池中的分布。焊接過程無需電極或填充焊絲，熔化區受污染少，使得焊縫強度、韌性至少相當于甚至超過母體金屬。因為充滿高溫蒸氣的小孔有利于焊接熔池攪拌和氣體逸出，導致生成無氣孔的熔透焊縫。焊后高的冷卻速度又易使焊縫組織細微化。
5）激光光束可實現精確控制并可實現非接觸的大氣焊接過程。因為聚焦光點很小，焊縫可以高精確定位。激光輸出無“慣性”，可在高速下急停和重新起始，用數控光束移動技術則可焊接三維復雜工件。
4 結論
結合軌道車輛不銹鋼搭接接頭的技術要求，分析激光深熔焊接各工藝要素對激光搭接接頭的影響，提出激光功率、光束焦斑、材料吸收值、焊接速度、保護氣體、透鏡焦距、焦點位置、激光束位置以及焊接起始、終止點的激光功率漸升、漸降控制等相關要素的工藝控制措施和要求，對軌道車輛不銹鋼搭接接頭激光焊接工藝的制定有重要的工程應用價值和參考意義。
參考文獻
激光焊接技術范文5
【關鍵詞】 共軛解析函數；奇點；積分公式
【中圖分類號】 O174.5 【文獻標識碼】 A
【基金項目】 國家自然科學青年基金資助項目（No. 61304146），貴州省高校優秀科技創新人才支持計劃資助項目（黔教合KY字[2012]101號），貴州省科技廳、安順市政府、安順學院三方聯合基金（黔科合J字LKA[2013]19號）
1.引 言
柯西積分公式是復變函數中十分重要的一個公式，既有理論價值，又有實際應用，它的重要性在于一個解析函數在區域內部的值可以用它的邊界上的值通過積分來表示，正由于這一點，柯西積分公式提供了計算復積分的重要方法，它把沿閉曲線的積分轉化為求函數的函數值，從而簡單巧妙地解決了大量復積分的計算問題.同時也為一些實積分的計算提供幫助，比如被積函數是非初等函數的實積分問題，只能借助復積分的方法去解決.已有很多學者對解析函數的柯西積分公式進行了研究.特別地，文[1]給出了函數在區域內只有一個奇點時的柯西積分公式，文[2]討論了有界區域內不同奇點個數時的柯西積分公式的推廣形式.
解析函數雖然能解決平面無源無旋場的問題，但對于有源場和有旋場就無能為力了.1988年，王見定提出了共軛解析函數，共軛解析函數可以用來解決解析函數所能解決的幾乎所有問題，并且比解析函數更直觀，方便.王見定研究了函數在有界區域只有一個奇點時的共軛解析函數的積分公式：
引理1 若Γ為區域D的邊界周線，F（z）= f（z） z-z0 ，f（z）在D內共軛解析，z0∈D，D - =D+Γ，則
∫Γ f（z） z-z0 dz =-2πif（z0）.
引理2 若Γ為區域D的邊界周線，F（z）= f（z） （z-z0）n ，f（z）在D內共軛解析，z0∈D，D - =D+Γ，則
∫Γ f（z） （z-z0）n dz =- 2πi （n-1）！ f（n-1）（z0）
引理1、引理2中的z0是被積函數在周線Γ所圍區域內唯一的奇點.如果給定的被積函數在周線Γ所圍區域內有2個及以上奇點時就不可直接用它們，本文針對被積函數在有界區域內有2個及以上奇點的情況，推廣了共軛解析函數的積分公式.
2.主要結果
定理1 若Γ為簡單閉曲線，F（z）= f（z） （z-z1）p（z-z2）q ，f（z）是Γ內的共軛解析函數，且z1，z2在Γ的內部，則
∫ f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =-2πi 1 （p-1）！ ψ（p-1）（z1）+ 1 （q-1）！ φ（q-1）（z2） .
其中φ（z）= f（z） （z-z1）p ，ψ（z）= f（z） （z-z1）q .
證明 在Γ內作以z1，z2為圓心，r1，r2為半徑的兩個互不相交的圓，分別為c1，c2.由[7，定理4]，得
∫Γ f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =∫c1 f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz +∫c2 f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz . （1）
由于ψ（z）= f（z） （z-z2）q 在c1內共軛解析，所以由引理1得
∫c1 f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =∫c1 f（z） （z-z2）q （z-z1）p dz =∫c1 ψ（z） （z-z1）p dz =- 2πi （p-1）！ ψ（p-1）（z1）. （2）
同理，由于φ（z）= f（z） （z-z1）q 在c2內共軛解析，則
∫c2 f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =∫c2 f（z） （z-z1）p （z-z2）q dz =∫c2 φ（z） （z-z2）q dz =- 2πi （q-1）！ φ（q-1）（z2）. （3）
把（2）、（3）代入（1），得
∫ f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =-2πi 1 （p-1）！ ψ（p-1）（z1）+ 1 （q-1）！ φ（q-1）（z2） .
證完.
特別地，當F（z）= f（z） （z-z1）p（z-z2）q 中p=1，q=0時，即為引理1；當q=0時即為引理2.
推論1 設f（z）在以z為圓心，R為半徑的區域C內共軛解析，在C內有互不相交的以z1，z2為圓心，r1，r2為半徑的圓形區域c1，c2.設M=max z =R f（z） ，則
1 （p-1）！ φ（p-1）（z1）+ 1 （q-1）！ ψ（q-1）（z2） ≤ MR r1pr2q
證明 由定理1，得
1 （p-1）！ φ（p-1）（z1）+ 1 （q-1）！ ψ（q-1）（z2） = - 1 2πi ∫Γ f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz ≤ 1 2π ∫ z =R f（z） z-z1 p z-z2 q dz ≤ 1 2π ? M r1pr2q ?2πR= MR r1pr2q .
證完.
定理1給出了被積函數在周線Γ所圍區域內有2個奇點時的共軛解析函數的積分公式.下面我們將定理1的結果推廣到被積函數在周線Γ所圍區域內有2個以上奇點時的情形.
定理2 若Γ為簡單的閉曲線，設F（z）= f（z） ∏ n i=1 （z-zi）ni ，其中zi在Γ的內部且f（z）共軛解析，則
∫Γ f（z） ∏ n i=1 （z-zi）ni dz ==-2πi∑ n i=1 1 （ni-1）！ φ（ni-1）（zi）.
其中 φk（z）= f（z） ∏ n k≠i i=1 （z-zk）nk ，k∈ N *.
證明 在Γ內作以zi為圓心，ri為半徑的n個互不相交的圓，分別為ci，i=1，…，n.由于φk（z）= f（z） ∏ n k≠i i=1 （z-zk）nk 在ci內共軛解析，所以由引理2得
∫Γ f（z） ∏ n i=1 （z-zi）ni dz =∑ n i=1 ∫ci f（z） ∏ n i=1 （z-zi）ni dz =∑ n i=1 ∫ ci φk（z） （z-zi）ni dz =-2πi∑ n i=1 1 （ni-1）！ φ（ni-1）（zi）.
證完.
類似于推論1，由定理2，我們也可以得到下面的推論.
推論2 設f（z）在以z為圓心、R為半徑的圓C內共軛解析，在C內有以zi為圓心，ri為半徑的圓形區域ci.設M=max z =R f（z） ，則
∑ n k=1 1 （nk-1）！ φk（n-1）（zk） ≤ MR ∏ n i=1 rini
應用上面的定理，計算積分區域內有多個奇點時的共軛積分是很方便的，下面試舉一例.
例1 計算積分∫ z =2 5z-2 z（z-1）2 dz .
解 顯然f（z）= 5z-2 z（z-1）2 在 z =2內有兩個奇點z=0，z=1，令
φ（z）= 5z-2 z - ， ψ（z）= 5z-2 （z-1）2 .
激光焊接技術范文6
1激光焊接技術對汽車制造領域的積極意義
激光焊接技術在汽車制造領域中的應用,既受到激光焊接技術本身的優越性影響,同時也是受到汽車制造行業的整體發展和市場需要的改變所影響。激光焊接技術對汽車制造領域帶來的積極意義主要表現在一下幾個方面。
1.1滿足了消費者對汽車的造型感與功能性并重的要求
汽車制造并不是一個新鮮的行業,它的存在已經有幾百年的歷史,但是在過去相當長的一個時期內,汽車制造的重點在汽車的功能性和實用性上。隨著家用轎車的不斷增加,汽車制造行業越來越重視對家用轎車市場的份額占領。家用轎車的一個特性就是除了傳統的汽車功能以外,外形上的美感成為消費者選擇購買對象的重要參考因素,激光焊接技術運用到汽車制造行業里,能夠幫助汽車制造商更好的解決這個問題。
1.2為汽車制造行業的競爭提供了有力的競爭手段
市場競爭已經是市場經濟環境下任何一個行業都避免不了的問題。對于汽車制造行業而言,激光焊接技術的出現,能夠幫助他們利用更先進的焊接技術對汽車進行焊接,既保證優秀的焊接質量,同時這種新型的焊接技術不會在重量上對汽車帶來負面的影響,輕便、耐腐、耐磨,這種先進的技術會給汽車制造注入新的活力與動力。
1.3符合汽車制造規?；陌l展趨勢
規?；呀洺蔀槠囍圃煨袠I的重要趨勢,規模化的一個重要目的就是優化效率。在汽車制造的整個流程中,焊接工作是一個重要的銜接環節,這個環節的所用時間和所耗勞動力對整個汽車制造流程的效率產生重要的影響。采用激光焊接技術,能夠大大提高在焊接環節的工作效率,符合汽車制造優化效率,規模化發展的前景和趨勢。
2激光焊接技術在汽車制造工業中的應用
與傳統的焊接方式和焊接裝備相比,激光焊接的特點是單位時間內融化的面積大,焊接的效率高,可以采用自動化的方式進行,大大節省了制造過程中的勞動力成本。另外,激光焊接技術比較均勻,晶粒很小,不需要其他的填充物質,通過這種焊接方式焊接出來的焊縫比較美觀和干凈。具體到汽車制造的不同環節上,激光焊接技術的具體方式也有所不同,主要有以下幾種焊接方式。
2.1激光焊接
齒輪是汽車制造中一個重要部件,激光焊接技術在汽車制造中的最早應用,就是在變速器的齒輪焊接上。變速器的齒輪對于自身的重量和運轉速度都有較高的要求,既要有高質量的焊接,同時這種焊接技術的凈度要高,不能給齒輪本身帶來更多的負擔。于是激光焊接技術的高效精準最早就被引入到變速器的齒輪焊接上。在20世紀80年代,以克萊斯勒為代表的美國三大汽車制造公司紛紛將該項技術引進到他們的汽車制造中。這種焊接技術不僅給提高了傳動部件的焊接效率和焊接質量,更是節省了生產資料。這也使得美國的汽車制造技術一直處于世界汽車制造的領先地位。近些年,隨著汽車制造材質的不斷演進,激光焊接也受到越來越多的關注和重視,傳統的汽車制造材料已經不能滿足功能性和美觀性兼顧的需要,汽車制造行業開始越來越多的引進新型鋁、鎂等輕質材料。這種輕質材料對焊接方法和焊接技術的要求很高,傳統的點焊方法會導致鋁、鎂形成金屬鍵化合物,這種化合物會影響焊接的使用效果和使用壽命,而激光焊接恰好能解決傳統焊接帶來的這些不利問題,所以激光焊接已經逐漸成為整個汽車制造工藝的標準楷模,是目前汽車制造中主要推崇的焊接方法。
2.2激光拼焊
拼焊技術在汽車制造中的運用較為普遍,特別是汽車車身的制造上,拼焊技術是重要的環節。傳統的汽車車身制造方式是先沖壓后焊接。這種焊接方式的特點就是將各個部分沖壓成型以后然后再焊接起來,這樣操作的結果就是各個已經成型的部件往往不能很好的融合在一起,或者即使焊接融合效果也差強人意。激光拼焊技術的出現,為這個問題帶來了解決的方案。激光拼焊改變了以往的車身制造順序,它的特點在于先將不同的部分焊接在一起,然后再沖壓成型。采用這種技術可以根據汽車車身的不同部位來選擇不同材質的鋼板進行焊接,這也是當今世界上最先進的汽車車身焊接技術。激光焊接可以減少鋼板在厚度、涂層和材質的相關局限性,采用激光平焊技術可以有效減少零件的使用數量,降低制造成本和提高焊接的精準度,這種拼焊方式不僅能帶來效率的提高,經過考察更是能節省10%以上的生產成本。國內外諸多汽車公司已經開始采用此項技術,例如大眾、通用和奇瑞公司等,這項技術必然會越來越多的應用到汽車制造的其他各個環節中。
2.3激光復合焊接技術
激光復合焊接技術實質上是對激光焊接技術的另一種改進,激光復合焊接技術其實是將激光和電弧的焊接技術進行綜合,單純的激光焊接技術雖然先進,但是任何一種技術在保有其優越性的同時也必然會存在著不足,因為沒有一種技術可以做到完美沒有任何缺陷和瑕疵。激光復合焊接技術的優勢在于可以提高激光焊接技術的穩定性,并且焊接的速度與效率比單純的激光焊接技術還要高上許多。另外,單純的激光焊接是受熱面積較窄但是焊縫較深,而電弧焊接的一個顯著優越性就是通過導熱焊接的受熱面積較廣。這樣進行融合的激光復合焊接技術就可以做到既保證焊縫的深度又保證較大的受人面積,可以大大提高焊接的工作效率和工作質量。這也是目前國家汽車制造工業中的一項重要技術方式。
