Ontwikkelingsgeskiedenis van lasersweiswerk

Sweismetodes vir Mikro- en Klein Onderdele Lasersweis is 'n doeltreffende en presisie-sweismetode wat 'n hoë-energiedigtheid-laserstraal as hittebron gebruik. Dit is een van die belangrike toepassings van lasermateriaalverwerkingstegnologie. In die 1970's is dit hoofsaaklik gebruik vir die sweis van dunwandige materiale en laespoed-sweis, en die sweisproses het tot die hittegeleidingstipe behoort. Spesifiek verhit die laserstraling die oppervlak van die werkstuk, en die hitte op die oppervlak diffundeer na binne deur termiese geleiding. Deur parameters soos die breedte, energie, piekkrag en herhalingsfrekwensie van laserpulse te beheer, word die werkstuk gesmelt om 'n spesifieke gesmelte poel te vorm. As gevolg van sy unieke voordele, is dit suksesvol toegepas op die ...presisie sweis van mikro- en klein onderdele.China se lasersweistegnologie word as een van die wêreld se gevorderde vlakke beskou. Dit het die tegnologie en vermoë om komplekse titaniumlegeringskomponente van meer as 12 vierkante meter met behulp van laser te vorm, en is toegepas in die prototipe- en produkvervaardiging van verskeie binnelandse lugvaartnavorsingsprojekte. In Oktober 2013 het 'n Chinese sweiskundige die Brook-toekenning gewen, die hoogste akademiese toekenning op die gebied van sweiswerk, wat China se wêreldklas-lasersweisvlak bevestig het.

## Ontwikkelingsgeskiedenis Die wêreld se eerste laserstraal is in 1960 opgewek deur robynkristalle met 'n flitslamp op te wek. Beperk deur die termiese kapasiteit van die kristal, kon dit slegs baie kort gepulseerde strale met lae frekwensie produseer. Alhoewel die oombliklike pulspiekenergie tot 10^6 watt kon bereik, het dit steeds tot lae-energie-uitset behoort. 'n Neodymium-gedoteerde yttriumaluminiumgranaat (Nd:YAG) kristalstaaf, met neodymium (Nd) as die opwekkingselement, kan 'n deurlopende enkelgolflengte laserstraal met 'n krag van 1-8 kW opwek. Die YAG-laser, met 'n golflengte van 1.06 μm, kan deur 'n buigsame optiese vesel aan die laserverwerkingskop gekoppel word, met buigsame toerustinguitleg en geskiktheid vir die sweis van werkstukke met 'n dikte van 0.5-6 mm. Die CO₂-laser, wat koolstofdioksied as die eksitant gebruik (met 'n golflengte van 10.6μm), kan 'n uitsetenergie van tot 25 kW bereik en enkeldeurgang-volle-penetrasiesweis van 2 mm-dik plate bewerkstellig. Dit is wyd gebruik in metaalverwerking in die industriële sektor. In die middel-1980's het lasersweis, as 'n nuwe tegnologie, wydverspreide aandag in Europa, die Verenigde State en Japan getrek. In 1985 het ThyssenKrupp Steel AG (Duitsland) en Volkswagen AG (Duitsland) saamgewerk om die wêreld se eerste lasergesweisde blanko op die Audi 100-bakwerk suksesvol aan te neem. In die 1990's het groot motorvervaardigers in Europa, Noord-Amerika en Japan begin om lasergesweisde blanko-tegnologie wyd in motorbakvervaardiging te gebruik. Praktiese ervaring van beide laboratoriums en motorvervaardigers het bewys dat lasergesweisde blanko suksesvol in die produksie van motorbakke toegepas kan word. Laser-maatsweiswerk gebruik laserenergie om outomaties verskeie staalsoorte, vlekvrye staalsoorte, aluminiumlegerings, ens., met verskillende materiale, diktes en bedekkings in 'n geïntegreerde plaat, profiel of toebroodjiepaneel te las en te sweis. Dit voldoen aan die verskillende materiaalprestasievereistes van komponente en bereik toerustingliggewig met die ligste gewig, optimale struktuur en beste prestasie. In ontwikkelde lande soos Europa en die Verenigde State,laser-kleermaker-sweiswerkword nie net in die vervoertoerustingvervaardigingsbedryf gebruik nie, maar word ook wyd toegepas in velde soos konstruksie, brûe, produksie van huishoudelike toestelplaatsweiswerk en staalplaatsweiswerk in rollyne (plaatverbinding in deurlopende rolwerk). Wêreldbekende lasersweisondernemings sluit in Soudonic (Switserland), ArcelorMittal Group (Frankryk), ThyssenKrupp TWB (Duitsland), Servo-Robot (Kanada) en Precitec (Duitsland). Die toepassing van lasergesweisde blanktegnologie in China het pas begin. Op 25 Oktober 2002 is China se eerste professionele kommersiële produksielyn vir lasergesweisde blanke amptelik in werking gestel. Dit is deur Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding van ThyssenKrupp TWB (Duitsland) bekendgestel. Later is Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd. en ander ondernemings agtereenvolgens in produksie gestel. In 2003 het buitelandse lande die dubbelstraal CO₂-laservuldraadsweiswerk gerealiseer enYAG laser vuldraad sweiswerkvir die A318 aluminiumlegering se onderste wandpaneelstruktuur. Hierdie tegnologie het die tradisionele geklinkte struktuur vervang, wat die gewig van die vliegtuigromp met 20% verminder en 20% van die koste bespaar het. Gong Shuili het geglo dat lasersweistegnologie 'n belangrike rol sou speel in die transformasie en opgradering van China se tradisionele lugvaartvervaardigingsbedryf. Hy het onmiddellik aansoek gedoen vir 'n aantal verwante voornavorsingsprojekte, 'n navorsingspan georganiseer en die leiding geneem in die bekendstelling van die "dubbelstraal lasersweis"-tegnologie in navorsingsprojekte in China. Van die begin af het hy beplan om hierdie tegnologie op vliegtuigvervaardiging toe te pas. Die Chinese kundigespan het die voorlopige tegnologie aan 'n vliegtuigontwerpinstituut gerapporteer en die voordele en uitvoerbaarheid van dubbelstraal lasersweis bevorder. Na verskeie verifikasies en evaluasies het die ontwerpinstituut besluit om hierdie tegnologie toe te pas op die vervaardiging van geribde wandpanele vir 'n sekere vliegtuig, wat die aanvanklike doelwit bereik het om "dubbelstraal lasersweis"-tegnologie op vliegtuigvervaardiging toe te pas. Dit het deur sleuteltegnologieë soos presisiebeheer van lasersweisdraad vir liggewiglegerings gebreek, 'n geïntegreerde en innoverende dubbelstraal-laservuldraad-hibriede sweisapparaat ontwikkel, China se eerste hoë-krag dubbelstraal-laservuldraad-sweisplatform gevestig, die dubbelstraal- en dubbelsydige sinchrone sweis van T-verbindings in groot dunwandige strukture gerealiseer, en dit vir die eerste keer suksesvol toegepas op die sweisvervaardiging van sleutelstrukturele dele van lugvaartgeribde muurpanele, wat 'n belangrike rol gespeel het in die ontwikkeling van China se nuwe vliegtuie. In 2003 het die eerste binnelandse grootskaalse aanlyn strooksweis-volledige stel toerusting wat deur HG Laser verskaf is, die vanlyn-goedkeuring geslaag. Hierdie toerusting integreer lasersny, sweis en hittebehandeling, wat HG Laser een van die wêreld se vierde ondernemings maak wat in staat is om sulke toerusting te produseer. In 2004 het die projek "Hoë-krag Lasersny, Sweis en Gekombineerde Sny-Sweis Verwerkingstegnologie en Toerusting" deur HG Laser Farley Laserlab die Tweede Prys van die Nasionale Wetenskap- en Tegnologievorderingstoekenning gewen, wat dit die enigste laseronderneming in China maak met die O&O-vermoë van hierdie tegnologie en toerusting. Met die vinnige ontwikkeling van die industriële laserbedryf het die mark hoër vereistes vir laserverwerkingstegnologie gestel. Lasertegnologie het geleidelik verskuif van 'n enkele toepassing na gediversifiseerde toepassings. Wat laserverwerking betref, is dit nie meer beperk tot enkele sny of sweis nie. Die markvraag na geïntegreerde laserverwerkingstoerusting wat sny en sweis kombineer, neem toe, en dus het geïntegreerde lasersny- en sweistoerusting ontstaan. HG Laser Farley Laserlab het die Walc9030 geïntegreerde sny- en sweismasjien ontwikkel, met 'n ultragroot formaat van 9×3 meter, wat tans die wêreld se grootste formaat geïntegreerde lasersny- en sweistoerusting is. Die Walc9030 is 'n grootformaat sny- en sweistoerusting wat integreerlasersny- en lasersweisfunksiesDit is toegerus met 'n professionele snykop en 'n sweiskop, en die twee verwerkingskoppe deel een straal. Numeriese beheertegnologie verseker dat hulle nie met mekaar inmeng nie. Die toerusting kan twee prosesse voltooi wat sny en sweis gelyktydig vereis. Dit kan vrylik wissel tussen sny eers dan sweis, of sweis eers dan sny, wat beide lasersny- en sweisfunksies met een toerusting verwesenlik sonder die behoefte aan bykomende toerusting. Dit bespaar toerustingkoste vir toepassingsvervaardigers, verbeter verwerkingsdoeltreffendheid en verwerkingsbereik. Boonop, as gevolg van die integrasie van sny en sweis, word die verwerkingsakkuraatheid ten volle gewaarborg, en die toerusting se werkverrigting is doeltreffend en stabiel. Daarbenewens het dit die probleme van termiese vervorming van plate tydens die pasmaak van ultragroot plate en die stabiele realisering van ultralang vlieënde optiese paaie oorkom. Dit kan twee plat plate van 6 meter lank en 1,5 meter breed op een slag sweis, en die gesweisde oppervlak is glad en plat sonder bykomende naverwerking. Terselfdertyd kan dit plate met 'n breedte van 3 meter, 'n lengte van meer as 6 meter en 'n dikte van minder as 20 mm in een vormproses sny sonder sekondêre posisionering. Die Shenyang Instituut vir Outomatisering, Chinese Akademie vir Wetenskappe, het internasionale samewerking met IHI Corporation (Japan) gevoer. Deur die nasionale wetenskaplike en tegnologiese ontwikkelingstrategie van "inleiding, vertering, absorpsie en herinnovasie" te volg, het dit verskeie sleuteltegnologieë van ... oorkom.laser-kleermaker-sweiswerk, het China se eerste stel volledige laser-maat-sweisproduksielyne in September 2006 ontwikkel, en suksesvol 'n robotiese lasersweisstelsel ontwikkel, wat lasersweis van planêre en ruimtelike krommes bewerkstellig. In Oktober 2013 het 'n Chinese sweiskundige die Brook-toekenning gewen, die hoogste akademiese toekenning op die gebied van sweiswerk. Die Sweisinstituut (TWI, VK) beveel jaarliks ​​kandidate aan uit meer as 4 000 lid-eenhede in meer as 120 lande, en ken uiteindelik hierdie prys toe aan een kenner ter erkenning van hul uitstekende bydraes tot die wetenskap en tegnologie van sweiswerk of verbinding en die industriële toepassing daarvan. Hierdie toekenning is nie net 'n erkenning van Gong Shuili en sy span nie, maar ook 'n bevestiging van AVIC se rol in die bevordering van die vooruitgang van materiaalverbindingstegnologie.

## Strukturele Parameters

### Werktoerusting Dit bestaan ​​uit 'n optiese ossillator en 'n medium wat tussen die spieëls aan beide kante van die ossillatorholte geplaas word. Wanneer die medium tot 'n hoë-energietoestand opgewek word, begin dit in-fase liggolwe genereer, wat heen en weer tussen die spieëls aan beide kante weerkaats en 'n fotoëlektriese aaneenskakelingseffek vorm. Dit versterk die liggolwe, en wanneer voldoende energie verkry word, word die laser uitgestraal. Laser kan ook gedefinieer word as 'n toestel wat primêre energiebronne soos elektriese energie, chemiese energie, termiese energie, ligenergie of kernenergie omskakel in elektromagnetiese stralingsbundels van spesifieke optiese frekwensies (ultravioletlig, sigbare lig of infrarooilig). Hierdie omskakeling kan maklik in sekere vaste, vloeibare of gasvormige media uitgevoer word. Wanneer hierdie media in die vorm van atome of molekules opgewek word, produseer hulle 'n ligstraal met byna dieselfde fase en byna 'n enkele golflengte - laser. As gevolg van sy in-fase-eienskap en enkele golflengte, is die divergensiehoek baie klein, en dit kan oor 'n lang afstand oorgedra word voordat dit hoogs gekonsentreerd is om funksies soos sweiswerk, sny en hittebehandeling te verskaf. ### Klassifikasie van Lasers Daar is hoofsaaklik twee tipes lasers wat vir sweiswerk gebruik word, naamlik CO₂-lasers en Nd:YAG-lasers. Beide CO₂-lasers en Nd:YAG-lasers is onsigbare infrarooi lig vir die blote oog. Die straal wat deur die Nd:YAG-laser gegenereer word, is hoofsaaklik naby-infrarooi lig met 'n golflengte van 1.06μm. Termiese geleiers het 'n relatief hoë absorpsietempo vir lig van hierdie golflengte, en vir die meeste metale is die reflektiwiteit 20%-30%. Die naby-infrarooi straal kan met behulp van standaard optiese lense tot 'n deursnee van 0.25 mm gefokus word. Die straal van die CO₂-laser is ver-infrarooi lig met 'n golflengte van 10.6μm. Die meeste metale het 'n reflektiwiteit van 80%-90% vir hierdie tipe lig, dus is spesiale optiese lense nodig om die straal tot 'n deursnee van 0.75-1.0 mm te fokus. Die krag van Nd:YAG-lasers kan oor die algemeen ongeveer 4 000-6 000 W bereik, en die maksimum krag het nou 10 000 W bereik. In teenstelling hiermee kan die krag van CO₂-lasers maklik 20 000 W of selfs hoër bereik. Hoëkrag-CO₂-lasers los die probleem van hoë reflektiwiteit op deur die sleutelgat-effek. Wanneer die materiaaloppervlak wat deur die ligkol bestraal word, smelt, word 'n sleutelgat gevorm. Hierdie sleutelgat, gevul met damp, is soos 'n swart liggaam wat byna al die energie van die invallende lig absorbeer. Die ewewigstemperatuur binne die sleutelgat bereik ongeveer 25 000 °C, en die reflektiwiteit neem vinnig af binne 'n paar mikrosekondes. Alhoewel die ontwikkelingsfokus van CO₂-lasers steeds op toerustingontwikkeling en -navorsing fokus, gaan dit nie meer oor die verhoging van die maksimum uitsetkrag nie, maar oor hoe om die straalkwaliteit en die fokuseringsprestasie daarvan te verbeter. Daarbenewens, wanneer argon as die beskermingsgas vir CO₂-lasersweiswerk met 'n krag bo 10 kW gebruik word, veroorsaak dit dikwels sterk plasma, wat die penetrasiediepte verminder. Daarom word helium, wat nie plasma genereer nie, dikwels as die beskermingsgas vir hoë-krag CO₂-lasersweiswerk gebruik. Die toepassing van diodelaserkombinasies vir die opwekking van hoë-krag Nd:YAG-kristalle is 'n belangrike navorsings- en ontwikkelingsonderwerp, wat die kwaliteit van laserstrale aansienlik sal verbeter en meer doeltreffende laserverwerking sal vorm. Die gebruik van direkte diode-skikkings om lasers in die nabye-infrarooi gebied op te wek en uit te voer, het 'n gemiddelde krag van 1 kW en 'n fotoëlektriese omskakelingsdoeltreffendheid van byna 50% bereik. Diodes het ook 'n langer dienslewe (10 000 uur), wat help om die onderhoudskoste van lasertoerusting te verminder. Die ontwikkeling van diodegepompte vastetoestandlaser (DPSSL) toerusting vorder ook.