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发表于 2006-12-5 10:32:42
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来自： 中国河北保定
回复 #2 wyldtc 的帖子
学习一下吧,美国杂志复制的' p+ O; H/ k+ f( Y4 A& V$ f* E
、 激光技术和使用激光束加工材料
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尽管功率在12mm×mrad 4kw以上的Nd：YAG固体激光器的光束质量极高，也不可能达到CO2激光器的应用广度。正是由于CO2激光器的使用成本和维修成本较低，因此它能够得到广泛的应用。例如，3kw的层流CO2激光器可工作大约4000h，每小时的工作成本约为6马克。这种激光用普通CO2激光器的功率的一半时，在1.5m/min的焊接速度不变时，几乎仍能达到同样的焊 接熔透深度。当对钢材的焊接熔透深度为4mm，激光束的功率一样时，Nd：YAG激光器的总投资才低于使用CO2激光器的情况，原因是通过光学纤维Nd：YAG激光器的光束传输比较简单。而在远距离焊接时，CO2激光器的激光束要通过镜头聚焦，扫描器的光学系统可以自由地将激光束定位在工件表面。聚焦透镜安装在一个电动滑轨上，可以在1500mm×1500mm×400mm的空间确定加工点。选用移动式反射镜装置，能够延伸到干扰边缘后面的焊点。 0 _# h( @/ C8 N% s v+ |9 o4 b
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将激光束焊接与弧焊工艺相结合可以获得一种值得注意的焊接工艺：即CO2激光束与气体保护金属极电弧焊工艺相结合的工艺。采用该工艺，能对不同级别的钢材进行高效率的焊接。使用这种工艺的目的是为了确定对焊接不同厚度的钢板时允许的最大间隙宽度amax。在钢板厚度t=5mm时， 间 隙宽度为2mm；当t=8mm时，宽度为1.35mm；当t=12mm时，宽度为0.7mm。焊缝是在重力状态下加工形成的，无需任何焊缝背后的熔液支持。在对20mm厚的钢板进行横向焊接时，可搭接的间隙宽度asssmax可达0.7mm，而不会产生任何技术问题。最佳工艺的其他方面还包括设定焊接和焊丝送丝的速度和选择焊丝的直径。
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人们对这种组合式的焊接工艺进行了试验，并在实际的焊接工作中进行了演示。例如，在迈尔造 船厂，成功地焊接了几张7.5～12mm厚、10m长的钢板，焊接速度达到2m/min。在上述的组合式焊接工艺中，增加电弧的组合还可以进一步提高该工艺的优点，例如将每单位长度的能量降到最小，提高焊接速度及搭接接头间隙的能力。 ( a# f, V( D2 T) e: E- w n
一种结构结实紧凑、易于操作的“工具”是二极管激发的Nd：YAG激光器和其高质量的激光束。热镜头效应限制了光束质量的改善，进一步改进的目标是把光束的参数进一步提高，并将其输入到100mm的玻璃纤维中，这样获得的光束质量就可与CO2激光器的光束媲美了。
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2 S, n0 _! S' `, B- X这里比较有发展前景的是盘式激光器和层流式激光器。在2001年的激光技术展览会上，HASS激光技术公司首次展示了盘式激光器的样机。展出样机的激光器功率为1.3kw，光纤维的直径为0.15mm。灯激发和二极管激发的棒式激光器存在激光束功率引起的热镜头问题，而盘式激光器实际上不再有热镜头问题。由于盘式激光器具有CO2激光束类似的优质光束，通过光纤耦合的方法可以标定改变其功率，这比棒式器标定的功率要大许多倍。
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5 L3 L6 H8 _1 G1 z使用输出功率大于4kw的二极管激发的固体激光器，对于铝合金的焊接具有决定性的意义。这 些系统的光束质量特别好，能够瞬间注入直径0.4mm的光纤中。激光束的聚焦能力极大地依赖于光纤的截面积。这表明这种新一代的固体激光器的潜力是“点”直径更小，功率密度更高。功率密度高使人们能够进行以连续波的模式进行焊接。例如，首先用于对小型样品和小零件的各种连接，如对接、T形焊接和搭接进行了研究。零件的材料是AlMgSi0.7（厚度：3mm）和AlMg3（厚度：1.6mm）铝合金。高质量的焊道形状只有在纯粹的连续波状态才有可能。当使用千瓦级的二极管激发的Nd:YAG激光器焊接铝时，在很宽的参数范围内都能获得很高的可靠性。 8 u" v! n0 A- t5 O: k& W/ Y# {
' d2 Y/ X* u9 M* v/ K; u* @文献中还介绍了一种影响焊缝几何形状和质量的新方法。这是根据熔池中电磁力的影响，使产生不同的熔池流动和热输入量。这样就能有选择地改变焊缝的形状、穿透深度、焊道外形和减少气孔的形成。
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6 j9 o1 j( c3 P$ F3 ?! W, Q8 ^; w当用激光束处理管道、圆筒和衬套的内表面时，即使在非常有限特定表面也能改变材料的特性。激光束可提供一个能精密控制的能源，在特定的地点和时间施加能量，通常只有极小的误差，因此不需要或只需要少量的后期加工处理。在工业应用中,这种工具被装上了防护设施，例如采用压力。小室和横向射流（Cross-Jet）来保护光学系统，用冷却的方法消散所吸收激光辐射、等离子辐射和附 带产生的热辐射。
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8 t; U% @! p/ S1 A+ [激光器包括以下组件：激光器适配器、基体器适配器、
( ^: P. p7 \% f% E u基体可以使激光通过机械方式连接到确定的处理系统上和所需加工的介质上。在基体内，通过光学方式为激光头提供激光辐射。如果需要，还可以装一个与介质刷一起运动的装置，使激光头进行旋转运动。激光头内装有中心光束形成元件（镀膜铜镜）及保护气体或加工气体喷嘴。功率为2kw的Nd:YAG激光器上还连接了一个用于长导轨的硬化处理装置。集成反射镜组可以在大约60mm的工作距离将光束聚焦到3mm×5mm。使用3kw功率的固体激光器可以硬化 60mm、深600mm的高合金钢衬套。另外，开发用于管道内部硬化的光学系统有一个旋转激光头，可以在固定的发动栅体上完成工作，用于硬化货车柴油发动机的灰铸铁发动机机体的缸体承载表面 |
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发表于 2006-12-1 09:38:04
发表于 2006-12-8 14:02:23
