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激光加工技术的现状及发展趋势

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届全国特种加工学术会议论文集

激光加工技术的现状及发展趋势 肖荣诗 北京工业大学激光工程研究院 ,

北京

!

#

摘要

%

激光先进制造技术的研究开发和应用十分活跃 、

综合分析了激光连接 。

金属零件激光快速成形

激光表

面改性

激光微纳制造

激光切割等技术的现状和发展趋势

关健词

%

激光加工

%

激光连接&激光快速成形&激光改性&激光切割 ,

! 世纪以光科学与工程技术研究为基础所积累的丰硕成果已在世界范围内对人类现代物质和精神文 明做出了巨大的贡献 世纪将是光子技术进一步大发展的时代激光高技术将成为世界各国竟争的焦点 。

,

之一

,

以激光高技术为核心的相关产业将成为知识经济时代和信息时代的重要驱动力量 ,

激光先进制造技术是最为广泛和活跃的激光应用领域之一应用于从计算机芯片到大型飞机能 、 、

具有柔性 ,

高效高质量等综合优势 、

,

航空母舰等几乎所有的加工制造领域 。

在减量化

轻量化

再制造

节 。

环保等方面发挥越来越重要作用

本文就激光先进制造技术重点领域的现状与发展趋势做简要评述

激光连接技术 ! 世纪 年代激光问世不久即开始应用于小型 ! ,、

精密零件的焊接 (年代以后随着高功率工业激光 ! 、、。,

技术的不断进步激光焊接技术得到迅速发展在汽车造船航空航天等工业领域的应用日趋广泛以一汽车工业为例欧洲 ) ( 的汽车零部件采用了激光焊接技术仅德国大众一家公司在生产线上使用 ! ! ,,

的激光焊机就超过 ( !多台不仅如此 。

,

源于激光焊接的高效率 、,、

,

组装工厂的面积减小了 ) ! ,,

! ! 世纪+年代以来 。

,

由于节约能源 、。

保护环境和减少污染的迫切需要 ,

世界各国加速交通运输工具 。

轻量化的进程对于航空航天制造业来说实现结构整体化轻量化和低成本制造的要求以焊代铆成为飞行结构制造的必然选择在这种背景下轻质合金激光焊接技术的研究和应用快速发展目前铝合金激光焊接技术已取得重大突破不仅成功应用于空中客车系列客机下机身和空气进气道铝合金加筋壁板, ,

型接头的连接图

,

取代铆接或整体数控加工 ,

,

而且应用不断扩大 ,,

,

如首次应用于 +机身时采用激光焊接 #! ,

只生产了一组下机身腹板到 +飞机

时则采用了八组按计划在 !

所示为激光焊接的空中客车 , 、

..

下机身加筋壁板 。

母材为 ! ,。

机身制造时还要有更多的应用#填充焊丝为# ! (采用两台高光 , 。

0 2束质童/ 1 3 4%激光器

焊接速度 !耐 5 67 ,

对于汽车制造业来讲

轻量化的进程开启了两个发展方向

其一是以铝合金镁合金等轻质材料代替传统使用的低强度钢铁材料铝合金激光焊接技术的逐步成熟也促进了全铝结构轿车的发展如奥迪 8全铝结构轿车车身激光焊缝的总长度达到 ! 5&其二是采用先进高强钢取代传统的低强度钢可减轻车总重达巧 : ! 至超高强钢 ,

,

,

9 9车身板厚可由 !: 0减为 ! (: !< 0 7; 7;从而同时提高了整车的结构刚性另外车身的很多受力部件也采用了高强钢甚

并辅以激光焊接技术

,

9

9

,

,

如图 所示 一

高强钢板已经成为大多数汽车主机厂用来替代普通钢板制造轿车车身的首选材 ,

近年来

,

激光电弧复合热源焊接的研究异常活跃 ,

并开始工业应用激光电弧复合热源焊接综合了 、

激光和电弧各自的优点 。

高效率低热输入和电弧焊接良好的桥联性和高的填充一金属熔敷效率等特性大众汽车公司已将激光电弧复合热源焊接技术应用于= 1? Α 7轿车铝合金车门和奥> <铝合金轿车侧顶梁的焊接如图必 所示激光一电弧复合焊应用于造船工业的第一条生产线于 . 迪 , 。

具有激光焊接的高速度

Χ年在德国Β?等人对 !

Δ?造船厂实现

,

主要用于船体平板和加强筋的焊接如图

,

1所示在航空航天领域 。

,

,

航空铝合金激光一ΒΓΗ

复合热源焊接接头性能研究结果表明

,

一虽然激光ΒΓΗ复合

6 1ΧΕΦ

激光加工技术的现状及发展趋势

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