激光复合焊在船厂的应用（四）

HEATS

　　光纤激光技术的成本呢？低于1000瓦输出功率的光纤激光器比灯泵浦的YAG激光器低或与之差不多。但这时大于1000瓦的光纤激光器的购入成本较高。然而，当将所有的因素考虑进去—-占地面积，冷却器，维护费用等等，光纤激光器比等功率的棒式Nd:YAG激光器要廉价得多。在最近半年内，多台几千瓦级的光纤激光器正处于在欧洲工厂的第二测试版本的运行环境中。这些激光器在多班倒的工作强度下至今没出任何问题，就其可靠性，达到相同的效果以往只能是用功率大得多的激光器。2千瓦的Beta测试版光纤激光器已经在实验室里焊接1.2mm的汽车镀锌板达到5m/min的焊接速度。而其质量和性能堪比使用4千瓦的灯泵浦Nd:YAG激光器。末端光纤直径为300微米的2千瓦光纤激光器能以10m/min的速度切割4mm厚的带镀层板，且无毛刺。最大的切割速度可达16m/min。

/ i8 l, O# r$ u* P- p4 W0 R

　　再来看看7000瓦的光纤激光器与弧焊工艺相结合的情况，在Fronius(福尼斯)-Wels总部研发部的LaserHybrid激光复合焊实验室里已能焊接8mm厚的低合金和高合金钢板。图3为实验室里LaserHybrid与IPG的光纤激光器相组合焊接的配置情况。

1 [& G/ f/ b* T6 x8 b

　　4000瓦灯泵浦固体激光器的工件焊接研究：

5 |5 n) Q6 T P! Y

　　由于目前Nd:YAG激光器的输出功率已超过4000瓦，再加上其操作简单，如何将其技术工艺简单的应用到生产实际中被提上研究课题。我们先来看看所有目前已被使用的CO2和/或Nd:YAG激光器的应用和研究。不利的是需对等离子体进行保护,这是由于仅为10.6μm的波长而且精细的激光束需通过结构无弹性的光学镜系统进行传导，这些都使得CO2激光器在生产实际中不能涉足移动应用领域。但这种机器人或移动应用概念的实现对于Nd:YAG激光器来说显得轻而易举。在过去的十年中这种类型的固态激光器在工业的重要领域上获利颇丰。由于它的波长只有1.06μm，激光束能被柔性的光纤所传导，即便是长达70米传导距离，这些都使得应用机器人在三维空间里的自由的焊接工作成为可能。没有了需对等离子体保护的影响，于是在气体保护焊工艺中就能使用最恰当的保护气优化电弧稳定性，熔滴过渡，无飞溅金属熔接以及对热影响区的保护。多工位激光系统只需用一个激光源供给能量。这样优化了激光源由于启动运行本身所需的成本。大功率的Nd:YAG激光器的激光源在市场推出的时间较短，所以其价格(?/kW)相应比CO2激光源要高。但是其输出功率较高，能高达6000瓦。在日本已完成了对10 000瓦级的激光器的尝试。不要忽视激光发射光的危害，即使是相隔数米的距离也会对未加保护的眼睛造成伤害。

　　欧盟的DockLaser计划是通过研发用于船舶建造和维修的装配作业区域的激光工艺技术和设备，达到提高生产力和生产质量，改善作业的灵活性和生产工作条件的目的。这些区域的共有特征是焊接工艺的效率低、热输入量大，从而导致焊接变形和对工件油漆表面及舾装部件的损坏。该计划详细说明了船坞作业区的激光工艺的应用实例，需求和目标，来开发焊接/切割工艺和设备。操作安全和规范是整套设备工艺的着重点。接近于最终用户那儿的检测实际要求和生产原型，将帮助实际生产条件下的效益评估和适用性的实现。

0 B H- }' B [1 i3 [5 O

　　3个主要的应用领域为：

) P: o/ r3 y7 X0 j; |& E