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高能激光焊接技术的工业应用与成套自动化设备 2005-1-27

简介:

     大功率激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,使金属熔化形成焊接。要实现良好的熔融焊接,必须使金属熔化成为能量转换的主要形式。为此,必须了解激光与金属相互作用中所产生的各种物理现象以及这些物理现象与激光参数的关系,从而通过控制激光参数,使激光能量绝大部分转化为金属熔化的能量,达到焊接的目的。本公司以自有的大功率激光焊接工艺参数控制 (已熟练掌握适用于大工业生产的 1000W-12000W 大功率激光器的焊接工艺参数调控) ,与自动化控制技术相结合,向工业界提供世界前沿水平的激光加工技术解决方案及成套自动化设备。大功率激光焊接具有速度快、深度大、变形小、焊件的机械强度高等特点;可在正常环境条件下操作,即不必要像电子束焊接需要真空状态;可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好;激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1;可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。

    将大功率激光焊接与自动控制相结合组成的光机电一体化系统,具有精度高、速度快、易于实现自动化等特点。可根据产品的需要和特点进行设计各种非标准焊接设备、实现大规模工业现代化生产。
3. 将大功率激光焊接技术与产品设计相结合,则可以开发出新型关键零部件,如高压共轨系统、发动机压力传感器、发动机进气排气阀、汽车悬挂装置等。通过结合,提高各种机械的使用功能,创造出各种机械构造,实现产品创新。追求轻重量,高强度,直接与高效、安全、环保、节能相接轨。
技术的先进性:本技术与世界先进水平同步。目前,国内尚未掌握大功率激光焊接的复杂工艺参数控制 (尤其是适用于大工业生产的 2000W-12000W 大功率激光器的焊接工艺参数调控) ,及用于实现多种同质及异质材料间的激光焊接工艺,因此无法制造面向行业具体客户、具有混流柔性特点的大功率激光焊接成套非标准设备,也无法设计应用大功率激光焊接技术生产的新型零部件。大功率激光焊接技术及设备在工业上的应用其本质属於面向不同行业的非标准设备,这就意味着,行业不同,产品不同,焊接工艺、参数调控、和设备结构将很不同。本项目技术上采用自有的大功率激光焊接工艺参数控制 (已熟练掌握适用于大工业生产的 1000W-12000W 大功率激光器的焊接工艺参数调控) ,及用于实现多种同质及异质材料间的激光焊接工艺;产品结构上实现多种技术的系统集成,将光机电一体化、柔性生产、面向行业具体客户的个性化服务相结合,创制适用各行业的非标准设备;生产工艺上实现将产品设计、材料优化组合、与大功率激光焊接技术相结合,开发出新产品;产品性能实现轻重量,高强度,直接与高效、安全、环保、节能相接轨,显著提高产品性能。

    需求量及未来市场预测:工业发达国家在家用轿车的制造过程中近60 % 零部件采用了激光焊接技术,单辆车中激光焊缝的总长度可达73 米。目前国内国产汽车零部件基本还未采用激光焊接技术,汽车行业合资企业的激光焊接零部件基本上未国产化。未来需求量及市场会很可观,估计仅汽车行业年需求量就在20-40台左右。
    大功率激光焊接技术还广泛应用于许多其它制造业领域,具有产业带动关联性。目前,在发达国家,各种飞机、装甲车辆、舰船、导弹壳体,航天、核能、汽车工业中的许多零部件都应用了激光焊接技术。下一步计划中的核聚变反应堆,美国的新一代航空母舰,都已确定激光焊接技术作为其中重要的制造工艺。在我国推广大功率激光焊接,将直接带动整个制造业,提升其共性制造技术水平。我国目前核反应堆的钛合金换热器、飞机零部件等激光焊接设备都在向国外公司采购,而一些关键的工艺研究工作量还很大,国防工业各领域大多没有自己的激光焊接工艺标准,而这是我国国防工业赶超世界先进水平必不可少的技术。正是由于激光焊接可取得较高的抗拉伸及抗疲劳度,并且又为产品的结构、功能设计提供更大的空间,使其成为军工产品制造中的一项十分重要的工艺。常规军备中用到激光焊接技术的很多,如活动舟桥、野营餐饮厨具、导弹壳体等。造船的主要工艺是焊接。采用激光焊接的优点在于可得到高强度的焊件,从而在设计上可减小所用材料的厚度,达到轻重量、高强度的目标。美国经计算得出航空母舰如采用激光焊接技术制造,可减轻重量200吨。实际上当前欧洲的一些大型游船的建造,激光焊接的应用达到20% 左右,近期目标是达到50%。 发达国家的飞机制造中的全铝机身及发动机部件也已采用激光焊接制造。厨具、采暖设备、石化管道、球阀、电磁阀等其它产品也广泛使用大功率激光焊接。因此,考虑到大功率激光焊接设备在以上诸多行业中的应用,其技术和设备的市场潜力将会很大。国内外市场竞争能力,替代进口或出口的可能性:国内尚无能提供此类大功率激光焊接设备的公司;本公司技术水平与世界先进水平同步,但价格低于国外同类产品30%左右,且贴近客户,提供更完善的技术解决方案和售后技术服务;不仅能替代进口,而且完全有能力参与国际市场竞争,占有一定市场份额。

联系人:

徐炜、李章
wei_xu@ksg03.harvard.edu

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