激光焊接技术应用（三）

HEATS · 发表于 2010-9-12 15:54:53

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　　意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接，日本的日产、本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用得越来越多，根据美国金属市场统计，至2002年底，激光焊接钢结构的消耗将达到70000t比1998年增加3倍。根据汽车工业批量大、自动化程度高的特点，激光焊接设备向大功率、多路式方向发展。在工艺方面美国Sandia国家实验室与PrattWitney联合进行在激光焊接过程中添加粉末金属和金属丝的研究，德国不莱梅应用光束技术研究所在使用激光焊接铝合金车身骨架方面进行了大量的研究，认为在焊缝中添加填充余属有助于消除热裂纹，提高焊接速度，解决公差问题，开发的生产线已在奔驰公司的工厂投入生产。

　　4、电子工业

　　激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得到了广泛的应用。由于激光焊接热影响区小加热集中迅速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中，显示出独特的优越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了应用，如钼聚焦极与不锈钢支持环、快热阴极灯丝组件等。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05-0.1mm，采用传统焊接方法难以解决，TIG焊容易焊穿，等离子稳定性差，影响因素多而采用激光焊接效果很好，得到广泛的应用。

　　5、生物医学

　　生物组织的激光焊接始于20世纪70年代，Klink等及jain[13]用激光焊接输卵管和血管的成功焊接及显示出来的优越性，使更多研究者尝试焊接各种生物组织，并推广到其他组织的焊接。有关激光焊接神经方面目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究，刘铜军进行了激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与传统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被修复组织按其原生物力学性状生长等优点将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。

　　6、其他领域

　　在其他行业中，激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料焊接中国内进行了许多研究，如对BT20钛合金、HEl30合金、Li-ion电池等激光焊接，德国玻璃机械制造商GlamacoCoswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。

　　三、激光焊接设备的智能化控制

　　激光焊接监控自动化的关键之一是熔池的实时监视，因此，跟踪传感器的选择成为了一个至关重要的前提。在所有传感器中，光学传感器以其灵敏度和测量精度高，动态特性好，于工件无接触及包含的信息量大等特点，成为发展得最快的跟踪传感器，而CCD(Charge-coupledDevice电荷耦合装置)集成光学器件的应用又使得光学传感器上升到了视频传感的新高度。激光焊接的优点之一是焊接速度快，薄板的焊接速度可达10m／min以上，在高速连续的焊接过程中，如果出现焊接缺陷，将在极短的时间内造成大量的废品。实现在线的激光焊接质量监测是保证质量的十分重要的环节，华中科技大学设计的信号处理及反馈控制系统通过将声、光传感器所采取的信号放大、滤波、双限比较后进行A／D转换，再将数字信号由微机进行处理等，对激光输出功率、焊接速度、离焦量等工艺参数进行控制实现最佳工艺数。

　　解决熔透问题，基本前提是对激光焊接过程进行实时检测和控制，提取激光焊接的特征信号。近十年来，国内外的研究机构主要针对焊接过程中光致等离子体产生的声、光、电、热等信息进行提取，并分析处理，寻找特征信号。在填丝激光焊接时，激光填丝焊对接间隙宽度是主要的参数，为了保证缝全长都取得良好均匀的成形，实现高质量的激光填丝激光焊，开发了高精度对缝间隙检测传感器以从高质量送丝控制系统。

　　对于激光深熔焊而言，利用光学传感器检测焊接过程中的等离子体和反射激光的信号特征是一种简单而有效的实时检测焊接过程的方法。目前，利用光电管检测焊接过程中的等离子体或反射光的方法主要从工件侧面或与激光同轴两个方向进行。至于光学传感器的选择，有三种不同波段的传感器可用于激光焊接过程检测。如紫外波段的传感器用于CO2激光焊接时的等离子体检测，可见光波段的传感器用于CO2和Nd：YAG激光焊接过程等离子体或金属蒸汽羽焰的检测，红外波段用于Nd：YAG激光焊接的检测。到目前为北，检测到的光学信号与激光焊接参数，如焦点位置的关系已有很好的研究成果并被应用；另外利用光学传感器对激光焊接过程中产生的缺陷，如烧穿、孔洞或驼峰状表面缺陷的检测也有相关报道。

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