高能束及特種激光焊接技術(shù)的發(fā)展分析(1)
前言
高能束流焊接的功率密度(Power Density)可達(dá)到105W/cm‑2以上。束流可由單一的電子、光子、電子和離子或二種以上的粒子組合而成。目前,用在焊接領(lǐng)域的高能束流主要是等離子弧、電子束和激光束。TIG(Activating—Flux TIG)焊亦具有高能束流焊接的特點。爆炸焊能將相同的、特別是不同的金屬組合,簡單、迅速、和牢固的焊接在一起,其最大用途是制造大面積的不同形狀、不同尺寸、不同用途的雙金屬及多金屬復(fù)合材料。
1 高能束流焊接當(dāng)前被關(guān)注的領(lǐng)域特點
前高能束流焊接被關(guān)注的主要領(lǐng)域是:
⑴高能束流設(shè)備的大型化 — 功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。
⑵新型設(shè)備的研制,諸如,脈沖工作方式以及短波長激光器等。
⑶設(shè)備的智能化以及加工的柔性化。
⑷束流品質(zhì)的提高及診斷。
⑸束流、工件、工藝介質(zhì)相互作用機(jī)制的研究。
⑹束流的復(fù)合。
⑺新材料的焊接
⑻應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。
2 激光焊接的最新進(jìn)展
2.1 新型激光器
1) 直流板條式(DC Slab)CO2激光器,這種激光器被譽(yù)為CO2激光器新的里程碑, 光束質(zhì)量極好(k > 0.8),消耗氣體少(0.3L / h),運行可靠、免維修,運行費用低,商品型的已達(dá)3500W 。
2)二極管泵浦的YAG激光器, 二極管泵浦可以使用近20000小時,而LAMP泵浦時,500小時左右就要更換泵浦燈,該類激光器商品型的已達(dá)5000W。
3)CO激光器, 波長5.3μm ,是CO2激光的一半,發(fā)散角也為CO2激光的一半,同樣的條件下,PD 為CO2的4倍 。
4)半導(dǎo)體激光器, 波長0.85~1.65μm ,可用光纖傳輸,體積小,輸出功率已達(dá)3 kW。
5) 準(zhǔn)分子激光器, 波長處于紫外波段,范圍193~351nm ,約是YAG激光器的1/5和CO2激光的1/50 ,單光子能量比大部分分子的化學(xué)鍵能都高,能深入材料分子內(nèi)部進(jìn)行加工,加工基理是基于光化學(xué)作用,在非放熱效應(yīng)下進(jìn)行,因此,材料變形極小。準(zhǔn)分子激光器還可調(diào)諧,功率水平在實驗室已達(dá)千瓦級。
高能束流焊接的功率密度(Power Density)可達(dá)到105W/cm‑2以上。束流可由單一的電子、光子、電子和離子或二種以上的粒子組合而成。目前,用在焊接領(lǐng)域的高能束流主要是等離子弧、電子束和激光束。TIG(Activating—Flux TIG)焊亦具有高能束流焊接的特點。爆炸焊能將相同的、特別是不同的金屬組合,簡單、迅速、和牢固的焊接在一起,其最大用途是制造大面積的不同形狀、不同尺寸、不同用途的雙金屬及多金屬復(fù)合材料。
1 高能束流焊接當(dāng)前被關(guān)注的領(lǐng)域特點
前高能束流焊接被關(guān)注的主要領(lǐng)域是:
⑴高能束流設(shè)備的大型化 — 功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。
⑵新型設(shè)備的研制,諸如,脈沖工作方式以及短波長激光器等。
⑶設(shè)備的智能化以及加工的柔性化。
⑷束流品質(zhì)的提高及診斷。
⑸束流、工件、工藝介質(zhì)相互作用機(jī)制的研究。
⑹束流的復(fù)合。
⑺新材料的焊接
⑻應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。
2 激光焊接的最新進(jìn)展
2.1 新型激光器
1) 直流板條式(DC Slab)CO2激光器,這種激光器被譽(yù)為CO2激光器新的里程碑, 光束質(zhì)量極好(k > 0.8),消耗氣體少(0.3L / h),運行可靠、免維修,運行費用低,商品型的已達(dá)3500W 。
2)二極管泵浦的YAG激光器, 二極管泵浦可以使用近20000小時,而LAMP泵浦時,500小時左右就要更換泵浦燈,該類激光器商品型的已達(dá)5000W。
3)CO激光器, 波長5.3μm ,是CO2激光的一半,發(fā)散角也為CO2激光的一半,同樣的條件下,PD 為CO2的4倍 。
4)半導(dǎo)體激光器, 波長0.85~1.65μm ,可用光纖傳輸,體積小,輸出功率已達(dá)3 kW。
5) 準(zhǔn)分子激光器, 波長處于紫外波段,范圍193~351nm ,約是YAG激光器的1/5和CO2激光的1/50 ,單光子能量比大部分分子的化學(xué)鍵能都高,能深入材料分子內(nèi)部進(jìn)行加工,加工基理是基于光化學(xué)作用,在非放熱效應(yīng)下進(jìn)行,因此,材料變形極小。準(zhǔn)分子激光器還可調(diào)諧,功率水平在實驗室已達(dá)千瓦級。
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