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激光焊接技术范文1
由于铝合金具有质地轻薄，比强度高，比高度高的优点，所以被广泛地应用于航空航天领域和舰船领域。焊接技术可以保障材料的利用率，减少总体机器质量，同时也大大降低了所需要注入的成本。和其他焊接技术相比，激光焊接技术对焊接环境要求较低，并不需要一定在真空环境下进行，且此技术焊接能量更高、焊接精度更准、焊接效率更好，整个焊接过程都能保障集中加热。目前，衡量一个国家工业加工水平的重要标志之一就是激光焊接技术在该国工业中所占的比重。在工业发展领先的国家中，铝合金激光焊接技术被广泛地应用到建造先进机器构造部件中。而随着经济的发展，各种高强度高韧性的铝合金被源源不断地研发出来，而这些多样式的新型铝合金对铝合金激光焊接技术也提出了更高的要求。所以综上所述，必须深入地对铝合金焊接技术优化方法进行研究[1]。
1铝合金的研究介绍
铝元素在元素周期表中位于第三周期，原子序数为13，原子量为26.9815。相比于其它有色金属、钢铁、塑料和木材，铝更富有延展性，质地柔软且易于成型，这些优秀特性使得铝材料广泛地应用于航空航天和汽车领域。可以说，铝合金是飞机结构的理想材料。丰富的资源量，低廉的使用成本以及良好的工作性能使得铝合金在飞机上的用量高达50%~80%。其中铝合金占军用飞机结构的45%~65%，而民用飞机使用量更是高达70%~80%。除了在飞机上铝合金用量广泛，其它航空业例如火箭铝合金也被大量利用，绝大多数火箭的运载壳体都是采用铝合金铸造炼制的。1924年德国发明了第一个含锂的铝合金，人们惊喜地发现铝锂合金相比于以往的铝合金，质量更轻，刚度更强，气动性更好，抗防腐能方面力更强，同时还具备可回收利用的优点，大大缩减了运行和维修成本，降低了总体风险。研究表明机器构件用铝锂合金取代常规的铝合金后，质量减轻10%~15%，刚度加强15%~20%，可以说是一种更加理想的航空航天材料。鉴于铝锂合金的这些优点，人们进一步地加以探索和研究，铝锂合金的研发取得了长足的进步。迄今为止，铝锂合金的研制发明已经进入到了第三代时期。铝锂合金的研发到目前为止已有七十余年历史，在西方国家，铝锂合金应用到航空航天领域已经有50多年的历史，而且还在不断发展优化系统成分。然而在我国对于铝锂合金的研发探索时间却并不长，早在上世纪六十年代，一些有见解的学者就有意识的想要加强铝锂合金这一领域的研究，然而由于国家提供的经费有限，我们的技术水平也无法与国外先进的技术水平相比，所以只取得了很小的成绩；“八五”之后，国家加强了投资力度，因此许多高校和研究所都开展了铝锂合金研究课题，这个阶段我们成功地研制出1420和2090铝锂合金，为我国铝锂合金的发展提供了很好的推动促进效果；“九五”期间，国家意识明显提高，为了接轨国际水平，更加重视铝锂合金项目的研发，在这个阶段，我国取得最明显的成绩就是2195铝锂合金的研制开发，并且独立地解决了退火工艺不均匀、热轧和冷轧及中间退火和大规格薄壁管材挤压这些问题；“十五”之后，我国进入工程应用阶段，我国对于铝锂合金不仅仅停留在研制开发阶段，更重视将铝锂合金应用到实际中，国产铝锂合金被逐渐地应用到航空航天领域，而我国自主研发的1420铝锂合金更是应用到运载火箭中[2]。经过多年的科技研究和实践应用，当前我国工业发展水平已经处于全国领先地位，航空航天领域对先进结构材料有着很大的需求。然而对于铝锂合金的研究，我国当前情况并不乐观，目前我国的铝锂合金发展水平与国外先进国家，例如美国、俄罗斯有超过20年的差距，这一数据不得不引起我们的注意，不断扩大领域、提升性能、开发研究新型技术已经成为亟待解决的问题。
2铝合金的激光焊接技术优化研究
由于铝合金具有薄壁结构，所以在铝合金材料上使用焊接技术更加方便。焊接技术可以有效地减少成本、减轻质量、提高利用率，此种技术被广泛地应用到行业结构建造方面。而传统焊接技术，如：火焰焊接、电弧焊接、等离子体弧焊接，都具有热源发散，功率密度低，工作效率低，焊接结构变形量大的缺点，因此，引入新的焊接技术迫在眉睫。
2.1激光焊接特点
上世纪六十年代，激光焊接技术作为一种新的焊接技术出现，很快就因其智能化、柔软化、多样化、集成化、大深宽比、焊缝小、变形量小、焊接效率高、焊缝性能好和自动化易于实现等优点被广泛认可使用。如今激光焊接技术已经成为汽车制造业的标准焊接制造方法，而且也越来越多地被使用到航空航天行业中。激光焊接属于高能束流焊接方法，它的作用原理是“小孔效应”[3]，简单说此原理就是指在熔池中产生小孔，通过孔壁获取能量，形成焊缝。高能束流焊接方法除了激光焊接技术，还有电子束焊技术，只是电子束焊技术所传递能量的介质是高能密度电子，此种介质必须在真空环境中才能完成传递工作。而激光焊接技术传递能量介质是电磁波，在大气下就可以进行，所需工作成本比电子束焊技术更低。在飞机制造行业中，人们通常用铆接工艺将铝合金材质壁板进行连接，然而铆接工艺需要在基础材料上打通大量工艺孔，紧密的工艺孔严重地影响了材料的美观性，更是破坏了结构的连接性和整体性，而且还会加大结构的重量。与传统工艺相比，激光焊接技术仅仅利用激光就能将铝合金材质壁板连接起来，不需要如此繁琐的工程，同时也保留了基础材料的完整性。因此，航空制造业越来越多地选择激光焊接技术进行铝合金材质壁板连接[4]。
2.2激光焊接技术难点以及问题
尽管激光焊接技术虽然有诸多优点，然而由于铝和铝合金本身对激光具有高反射率和高热导型，所以激光焊接技术也有许多难点和问题。铝对于激光具有高反射率，例如对YAG激光，铝的反射率接近80%，而对CO2激光，铝的反射率更是高达90%，高强的反射率使得母本材料对激光的吸收率极差，大大降低工作效率。激光焊接熔池通常建立的又深又窄，但是激光发光率极大，传送过程中产生大量蒸汽，如此强大的蒸汽流在通过熔池时就会使熔池中的溶液大量飞溅。激光焊接的熔池存在时间非常短，而激光焊接的焊缝冷却速度却很快，这样就会导致熔池中的气体无法排出，以气孔形式存在其中。由于激光焊接是一种精准的焊接技术，为避免产生焊接裂纹对接头间隙有着严格的要求，通常不许超过母材厚度的10%。铝合金本身具有低电离的特点，焊接过程会产生不稳定粒子，影响焊接过程的稳定性和焊缝形状[5]。
2.3激光焊接技术优化研究
激光焊接根据作用机制可以分为热导焊和深熔焊两种。二者在应用领域上各有不同，其中热导焊应用于精密仪器以及微小零件的焊接中；而深熔焊则是大型仪器的焊接手段，深熔焊所应用的激光有三种类型，其特点如下表1所示。如表1所示，CO2气体激光的工作介质为CO2，它的波长为10.6微米，输出功率很高，可是输出光束质量极差，因此并不适用于焊接；YAG固体激光的工作介质为红宝石、钕玻璃和掺钕钇铝石榴石等，它的输出波长为1.06微米，和CO2气体激光相比，YAG固体激光更容易被金属吸收，转化效率高且操作灵敏，因此被大量使用；光纤激光则是最新型研发的激光器，它的输出波长在1.08微米左右，虽然它的实践时间较短，但是具有运行成本低、光束质量高，获得的激光功率高的优点，是非常好的激光焊接技术。
3结语
与传统焊接技术相比，激光焊接技术具有明显突出的优点，因此近年来应用越来越广泛。但是由于铝合金自身的局限性，因此铝合金激光焊接技术仍然存在许多问题有待深入探讨与解决。本文通过对铝合金材料和目前激光焊接技术现状的分析，探讨一种新的激光焊接技术优化方法，希望通过本文的研究，对以后的激光焊接技术优化研究起到积极促进作用。
参考文献
[1]张大文,张宏,刘佳,等.铝合金连续-脉冲激光焊接工艺对比实验研究[J].激光技术,2012,36(4):453-458.
[2]孙福娟,胡芳友,仝崇楼,等.消除铝合金激光焊接缺陷与提高焊缝强度研究[J].现代制造工程,2006(6):78-80.
[3]陶汪,陈彦宾,李俐群,等.铝合金激光点焊工艺特性研究[J].红外与激光工程,2011,40(4):659-663.
[4]张智慧,董世运,王玉江,等.7A52铝合金光纤激光焊接接头组织与性能研究[J].应用激光,2014,34(6):567-571.
激光焊接技术范文2
罗勇1唱丽丽2
1．东北大学机械工程与自动化学院辽宁 沈阳110000
2．沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁 沈阳110000
摘要：远程激光加工技术是近年来发展极其迅速的激光加工新技术，通过普通激光焊接与远程振镜式激光焊接技术的比较，对远程振镜式激光焊接技术进行深入分析，从而总结出其具有高速度、高灵活性和高柔性等特点，希望对那些有提高生产效率并降低运营成本需求的企业以帮助。
关键词：远程激光焊接；远程振镜式激光焊接头；激光；
激光加工发展至今已近半世纪，随着第一台激光器的成功发明，各种不同种类的激光器不断涌现，激光器及其应用技术是集光、机、电等多门学科技术，是一部典型的学科交叉的创造发明史，目前激光的应用已经遍及到人们生活的各个领域，远远超出了人们原有的想象。现今国际上德国的激光加工的相关技术比较成熟，现已拥有十分成熟的激光加工产品与技术。
随着激光加工技术的发展，人们对激光加工速度、加工灵活性和柔性的要求也越来越高。远程振镜式激光焊接头也应运而生，满足了人们对高的激光加工速度、加工柔性和加工灵活性的要求。远程激光焊接柔性加工自动化成套装备集成了光纤激光器、远程焊接头及机器人，应用于白车身、车门及汽车座椅等冲压钣金的高速激光焊接，代替电阻点焊工艺。这个新的工艺技术和装备的应用，改变了传统钣金的结构设计，有效减轻了汽车内部钣金的重量，其中座椅的T 形焊的钣金件比传统电阻焊的部件减少了1/3；其焊接速度是传统点焊的6到10倍，原来用五套焊接机器人及电阻焊系统进行焊接，现在仅用一套柔性激光焊接装备，焊接效率和焊接质量大幅度提高，同时降低了设备采购成本和运营成本。
例如德国某汽车制造公司将生产线改造升级的过程，在过去的车身焊接是采用的传统的点焊机，在2003 年则升级为利用 LP－Nd ：YAG 激光－机器人焊接系统，这样原来9 台点焊机完成的工作量由3 台激光焊接系统就可以完成，而现在则引进了激光焊接中最先进的机器人远程激光加工系统完成同样的工作量，投入的成本仅为原来的一半[1] 。
现今，最著名的激光远程加工头是Trumpf 公司生产的PFO 激光加工头（图1.1）。2009年6月份，HIGHYAG 公司也推出了自己生产的激光远程加工头是名为RLSK 激光加工头（图1.2）。
图1.1 Trumpf 公司的PFO 激光加工头 图1.2HIGHYAG 公司的RLSK 激光加工头
远程激光加工头的有两种类型，一种是采用双振镜的方式实现；另外一种采用的是可移动式聚焦镜和单反射镜的方式实现。光纤输出的激光经准直，聚焦后直接打到反射镜，通过反射镜的横向旋转来实现加工平面的x 轴方向的运动，y 轴方向的运动则由加工头的纵向旋转来 控制；而采用双振镜方式则是使用两片振镜分别控制 x轴和 y轴方向的运动，激光经过准直镜准直后再通过双振镜的旋转来控制光线的位移，聚焦镜放在两片振镜之后，此处的聚焦镜即为场镜，可起到平场的作用，双振镜的焦点补偿通常是通过准直镜的移动来实现的。这两种方式各有特色，单振镜系统做起来更加便捷，双振镜的系统可不必移动准直镜而达到平面焊接任意图形的目的，但保护镜片面积较大，极容易被污染及破坏。
根据行业调查，采用激光焊接取代点焊来焊接车身则车身板材的设计结构相对更加简洁，同时节省钢材，据统计每辆车在采用激光焊接时结构改造所节省的钢材达到40kg 以上，大大减少了汽车的成本；在焊接速度上激光焊接也占据着巨大的优势，采用传统点焊时焊接的速度较慢，平均约为0.5m/min，而采用激光焊接时焊接的速度可达的5m/min，甚至更快，大大的提高了生产效率。综上，由于激光加工的种种优势及特点而广受汽车制造厂商的青睐。远程激光焊接技术发挥了非接触式单侧激光焊接带来的技术和经济优势，并将其与高速扫描镜片带来的优势相结合，大大缩短了焊接时间，在整个焊接流程中增加了总生产效率。
例如大众Passat B6车型的后车台板由三个部件组成，这些部件可采用电阻点焊或激光焊接。大众采用来自TRUMPF公司的一台TruDisk激光焊机和一套光学振镜扫描装置，来代替点焊所需的4个机械臂和5台电阻焊枪，同样完成35个焊点的焊接，结果是：TRUMPF的激光焊机的焊点连接更为牢固，而且焊接速度提高3倍左右（点焊需要35s，而激光扫描焊只需13s），车身焊接质量更是日趋完美。
结论
随着激光加工技术的不断发展，远程振镜式激光焊接技术以其高速度、高灵活性和高柔性的特点，被广大汽车厂商认可其能够提高生产效率，降低运营成本；综上所述希望对那些有提高生产效率并降低运营成本需求的企业以帮助。
作者简介：罗勇(1983-),男,辽宁省沈阳市人,东北大学机械工程与自动化学院,硕士；
激光焊接技术范文3
关键词：汽车制造；车身制造；激光焊接；应用
在汽车制造业中，激光焊接技术已经成为一种普遍的，广为采用的工艺，并且在多种行业开始进行尝试或应用，并取得了一定的效果，在汽车车身制造方面的激光焊接技术更是向一个崭新的成熟阶段推进。
一、激光焊接的原理与概述
激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），从字面不难看出其意义是通过强光照射激光发生介质，进而使得介质内部原子的电子得到能量，电子运动在受激的情况下轨道发生偏移，从低能态进入高能态。当原子在激发态的状态下时，受到外界辐射感应，使得这些原子又变迁到低能态，同时有一束光发出，这束光在传播方向，偏振，相位和频率等方面，与入射光完全相同，即为受激辐射光。那么如何得到指向性高、高能量密度的激光，就显得尤为重要，也必须使得观光束能够在激光发生介质的两侧的反射镜内王府振荡，这就要求必须在一种封闭光线的谐振腔内进行，从而光强得到提高，同时光的方向性也得到了提高。
激光具备的优势有以下几个方面：①激光具有很强的方向性，在传播的过程中，基本不会向外发生扩散；②激光是一种单纯的单色光，波长和频率一定，不是多种光的混合体；③激光具有特别高的输出功率，当采用透镜进行聚焦后，可以得到高于太阳光几百倍的能量密度；④激光有较好的相关性，具有规律的波峰、波谷。
当前，在汽车车身制造中的主要焊接技术有激光焊、电阻点焊、MAG、MIG等，而车身不等厚板之间的拼焊以及车身焊接主要采用激光焊接技术。车身框架结构的焊接，比如侧围与顶盖的焊接。通过激光焊接的应用，车身的重量得到一定的降低，从某种程度上达到了省油的效果；通过激光焊接的应用，车身的装配精度得到提高，车身的刚度可以得到30%的提升，从而使得汽车车身的安全性得到进一步提高；通过激光焊接的应用，冲压和装配的成本得到降低，车身的零件数量减少，车身的一体化程度得到提高。激光焊接技术从20世纪的80年代开始在汽车车身制造领域进行运用，主要体现在车身焊接方面。激光技术通过偏光镜将反射激光的光束，集中在聚焦装置中，产生巨大的能量光束，工件在光束的照射下瞬间熔化，焊接成功。
二、激光焊接技术在汽车车身制造方面的应用
拼焊技术是汽车制造中的一个重要环节，普遍应用于汽车制造，在车身制造上的应用更为突出。激光拼焊帮我们解决了传统车身制造方式的缺点，传统方式是将各分部件先进行冲压成型，之后再进行焊接，焊接的效果总是不尽如人意，融合处处理不是很完美，甚至融合不是很好。激光拼焊过程中，在车身制造时顺序和传统方式正好相反，先进行焊接，再进行冲压成型。激光拼焊使用零件数量少，可以节约成本，并且能够进行不同材质、不同部位的钢板焊接，焊接精准度较高，这项技术在世界汽车制造业广泛应用，在奇瑞、一汽等国内汽车公司都已近开始使用激光拼焊技术，并且是最先进的汽车车身焊接技术。
激光热源具有特别高加热能力，并且能够将大量的能量进行集中，汇集到一个焊接点上，因此，有了上述提到的激光焊接的优势，从而实现薄板的快速连接。目前，在车身制造的激光焊接主要有熔焊和填充焊两种方式。
熔焊在焊接过程中，不需要物质填充，可以通过激光在工件表面进行直接作用焊接。根据激光束的能量密度的不同，又有穿透焊和热传导焊之分。穿透焊的特点主要是熔深更深，焊接速度更快。在汽车的白车身上，有2-4层的焊接钢板，有4mm之厚，因此有更高的焊缝深度要求，对激光能量密度的要求也更高，而穿透焊恰恰适合。当激光在工件表面进行作用时，金属发生快速汽化，并且以蒸汽扩散到熔池中，形成一个蒸汽通道，在通道内，激光发生多次反射，使金属充分吸收激光能量，当产生的蒸汽压力不能够再向熔池扩散时，进入到一个稳定的焊接状态。熔池经过的位置，在蒸汽通道周围形成金属熔液流动，使上下两层板熔合在一起，金属冷却后，便形成一条高强度焊缝。热传导焊主要是利用激光汇聚一点产生的强高温度，熔化钢板，温度高达1490℃，通过热效应进行焊接，这种焊接方式多用于平板的拼焊。
填充焊不对工件本身进行熔化，而是熔化焊丝，主要通过激光的热效应达到效果，并填充到两个工件之间，进行焊接。填充焊过程中产生的热变形小，焊缝美观，多用于汽车顶盖的焊接。最早应用于车身加工的激光工艺是汽车顶盖的激光钎焊技术。
当前激光焊接技术在汽车车身生产中的应用已经成为一种必然趋势，通过激光焊接技术的应用，车身重量得到降低，车身的装配精度得到提高，车身强度得到加强，车身美观，成本降低，为我国汽车制造企业的稳定持续发展提供了保障。同时，激光焊接技术也得到了业内人士的高度关注，激光焊接技术的产业化和规模化的进一步发展，仍然是我们需要努力的方向，从而为推动我国汽车制造业飞速发展而出力。
参考文献：
[1] 陈根余，梅丽芳.激光焊接切割在汽车制造中的应用[J] .激光与光电子学进展，2009，46（9）：17-23.
激光焊接技术范文4
[关键词]激光深熔焊 激光功率 光束焦斑 材料吸收值 焊接速度 保护气体 透镜焦距 焦点位置 激光束位置
中图分类号：TG457 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）11-0008-01
1 前言
激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104～105W/cm2为热传导焊，该种焊接方式熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105～107W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有能量密度高、焊接速度快、深宽比大的特点。基于以上两种激光焊接形式的技术特点，结合轨道车辆不锈钢薄板搭接接头保证强度及要求严格外观质量的两方面要求，轨道车辆不锈钢搭接接头激光焊接形式为激光深熔焊接。
2 主要工艺参数
基于轨道车辆不锈钢搭接接头的激光焊接技术特点，分析激光焊接主要工艺参数对焊缝质量的影响，并提出控制措施。
2.1 激光功率
在光斑直径一定的前提条件下，激光功率密度的大小取决于激光功率。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，工件仅发生表面熔化，焊接以热传导型进行，熔深很浅，无法应用于不锈钢搭接接头焊接。当工件上的激光功率密度超过阈值，产生小孔并形成等离子体，熔深大幅度提高，可以实现稳定的深熔焊接；当激光功率密度处于小孔形成的临界条件附近时，深熔焊和传导焊交替进行，成为不稳定焊接过程，导致熔深大幅波动，严重影响焊接质量。因此要实现轨道车辆不锈钢搭接接头连续稳定焊接，较高激光功率条件下的激光深熔焊接是应用于轨道车辆不锈钢搭接接头焊接的主要形式。在光束焦斑直径一定的情况下，较高的激光功率可保证激光功率密度超过激光功率密度阈值，保证稳定一致的熔深。
2.2 光束焦斑
光束焦斑大小是激光焊接的最重要变量之一，直接决定功率密度的高低。对于激光深熔焊，同等激光功率条件下，较小的光束焦斑直径可以获得较高的功率密度，进而保证以较小热输入量来获得既满足强度指标，又满足外观要求的部分熔透搭接接头。
2.3 材料吸收值
材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温度等，其中最重要的是吸收率。影响材料对激光光束的吸收率的因素包括两个方面：首先是材料的电阻系数；其次，材料的表面光洁度对光束吸收率有较重要影响，从而对焊接效果产生明显作用。
2.4 焊接速度
焊接速度对熔深影响较大，提高速度会使热量不足造成熔深变浅，但速度过低又会导致材料过度熔化造成搭接接头外部痕迹明显，严重时甚至造成工件焊穿。所以，对于一定厚度的不锈钢搭接接头，在激光功率一定的条件下，焊接速度有一定的适用范围，保证下层板焊接熔深控制在（0.15-0.4）T（T为下层板板厚）。
2.5 保护气体
不锈钢搭接接头激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池，保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射，同时驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。通常使用氦、氩、氮三种保护气体。氦气价格较贵、电离能较高，因气体密度最小所以熔池保护效果一般，但因不易电离可有效抑制气体电离以让激光顺利通过，保证光束能量不受阻碍地直达工件表面，从而增加熔深，提高焊接速度，由于质轻而能逸出，不易造成气孔；氩气比较便宜，密度较大，熔池保护效果较好，但易受高温金属等离子体电离，屏蔽部分光束射向工件，造成激光能量部分损失，也制约了焊接速度的提高及熔深的增大，氩气保护条件下等离子云对熔深影响在低焊接速度区最为明显，当焊接速度提高时，它的影响就会减弱。氮气作为保护气体最便宜、密度适中、电离度介于氦气和氩气之间，适用于不锈钢搭接接头激光焊接，但有时会在搭接区易产生气孔。
2.4 透镜焦距
焊接时通常采用聚焦方式汇聚激光，一般选用254-380mm（10”-15”）焦距的透镜。光束焦斑大小与焦距成正比，焦距越短，焦斑越小。但焦距长短也影响焦深，即焦深随着焦距同步增加，所以短焦距虽可提高功率密度，但因焦深小，必须精确保持透镜与工件的距离，不利于通长焊缝焊接过程的工艺稳定性，同时过小的焦深易造成激光头距离工件间距过小导致工件无法有效压紧，也会导致焊接过程中产生的飞溅物影响反射镜表面污染，轨道车辆不锈钢激光焊搭接接头实际焊接使用的透镜建议焦距至少为254mm（10”）。
2.5 焦点位置
焦点位置也称为离焦量。焦点处功率密度最高，激光焊接时为了保持足够功率密度，焦点位置至关重要。焦点与工件表面相对位置的变化直接影响焊缝宽度与深度。在大多数激光焊接应用场合，通常将焦点的位置设置在工件表面之下约所需熔深的1/4处。
2.6 激光束位置
对不同的材料进行激光焊接时，激光束位置控制着焊缝的最终质量，特别是对接接头的情况比搭接结头的情况对此更为敏感。有些应用场合，被焊接工件的几何形状需要激光束偏转一个角度，当光束轴线与接头平面间偏转角度在100°以内时，工件对激光能量的吸收不会受到影响。
2.7 焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制
激光深熔焊接时，不管焊缝深浅，小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时，焊缝尾端将出现凹坑。另外，当激光焊层覆盖原先焊缝时，会出现对激光束过度吸收，导致焊件过热或产生气孔。 为了防止上述现象发生，可对功率起止点编制程序，使功率起始和终止时间变成可调，即起始功率在一段时间内从零升至设置功率值，并调节焊接时间，最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。
3 激光深熔焊技术特点
针对轨道车辆不锈钢搭接接头，激光深熔焊具有显著的技术特点，主要表现在：
1）高的深宽比，保证外露表面几乎无焊接痕迹，保证无涂装不锈钢轨道车辆的商品化效果。
2）最小热输入保证最小的焊接变形，不锈钢车辆表面平面度指标由传统车辆的2mm/m提升至1mm/m。
3）高的功率密度保证焊缝组织的高致密性，焊缝强度、韧性和综合性能高，保证焊接接头强度和性能指标远远高于同类电阻点焊和电弧焊接头。
4）强固焊缝。因为炽热热源和对非金属组分的充分吸收，降低杂质含量、改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布。焊接过程无需电极或填充焊丝，熔化区受污染少，使得焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。因为充满高温蒸气的小孔有利于焊接熔池搅拌和气体逸出，导致生成无气孔的熔透焊缝。焊后高的冷却速度又易使焊缝组织细微化。
5）激光光束可实现精确控制并可实现非接触的大气焊接过程。因为聚焦光点很小，焊缝可以高精确定位。激光输出无“惯性”，可在高速下急停和重新起始，用数控光束移动技术则可焊接三维复杂工件。
4 结论
结合轨道车辆不锈钢搭接接头的技术要求，分析激光深熔焊接各工艺要素对激光搭接接头的影响，提出激光功率、光束焦斑、材料吸收值、焊接速度、保护气体、透镜焦距、焦点位置、激光束位置以及焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制等相关要素的工艺控制措施和要求，对轨道车辆不锈钢搭接接头激光焊接工艺的制定有重要的工程应用价值和参考意义。
参考文献
激光焊接技术范文5
【关键词】 共轭解析函数；奇点；积分公式
【中图分类号】 O174.5 【文献标识码】 A
【基金项目】 国家自然科学青年基金资助项目（No. 61304146），贵州省高校优秀科技创新人才支持计划资助项目（黔教合KY字[2012]101号），贵州省科技厅、安顺市政府、安顺学院三方联合基金（黔科合J字LKA[2013]19号）
1.引 言
柯西积分公式是复变函数中十分重要的一个公式，既有理论价值，又有实际应用，它的重要性在于一个解析函数在区域内部的值可以用它的边界上的值通过积分来表示，正由于这一点，柯西积分公式提供了计算复积分的重要方法，它把沿闭曲线的积分转化为求函数的函数值，从而简单巧妙地解决了大量复积分的计算问题.同时也为一些实积分的计算提供帮助，比如被积函数是非初等函数的实积分问题，只能借助复积分的方法去解决.已有很多学者对解析函数的柯西积分公式进行了研究.特别地，文[1]给出了函数在区域内只有一个奇点时的柯西积分公式，文[2]讨论了有界区域内不同奇点个数时的柯西积分公式的推广形式.
解析函数虽然能解决平面无源无旋场的问题，但对于有源场和有旋场就无能为力了.1988年，王见定提出了共轭解析函数，共轭解析函数可以用来解决解析函数所能解决的几乎所有问题，并且比解析函数更直观，方便.王见定研究了函数在有界区域只有一个奇点时的共轭解析函数的积分公式：
引理1 若Γ为区域D的边界周线，F（z）= f（z） z-z0 ，f（z）在D内共轭解析，z0∈D，D - =D+Γ，则
∫Γ f（z） z-z0 dz =-2πif（z0）.
引理2 若Γ为区域D的边界周线，F（z）= f（z） （z-z0）n ，f（z）在D内共轭解析，z0∈D，D - =D+Γ，则
∫Γ f（z） （z-z0）n dz =- 2πi （n-1）！ f（n-1）（z0）
引理1、引理2中的z0是被积函数在周线Γ所围区域内唯一的奇点.如果给定的被积函数在周线Γ所围区域内有2个及以上奇点时就不可直接用它们，本文针对被积函数在有界区域内有2个及以上奇点的情况，推广了共轭解析函数的积分公式.
2.主要结果
定理1 若Γ为简单闭曲线，F（z）= f（z） （z-z1）p（z-z2）q ，f（z）是Γ内的共轭解析函数，且z1，z2在Γ的内部，则
∫ f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =-2πi 1 （p-1）！ ψ（p-1）（z1）+ 1 （q-1）！ φ（q-1）（z2） .
其中φ（z）= f（z） （z-z1）p ，ψ（z）= f（z） （z-z1）q .
证明 在Γ内作以z1，z2为圆心，r1，r2为半径的两个互不相交的圆，分别为c1，c2.由[7，定理4]，得
∫Γ f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =∫c1 f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz +∫c2 f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz . （1）
由于ψ（z）= f（z） （z-z2）q 在c1内共轭解析，所以由引理1得
∫c1 f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =∫c1 f（z） （z-z2）q （z-z1）p dz =∫c1 ψ（z） （z-z1）p dz =- 2πi （p-1）！ ψ（p-1）（z1）. （2）
同理，由于φ（z）= f（z） （z-z1）q 在c2内共轭解析，则
∫c2 f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =∫c2 f（z） （z-z1）p （z-z2）q dz =∫c2 φ（z） （z-z2）q dz =- 2πi （q-1）！ φ（q-1）（z2）. （3）
把（2）、（3）代入（1），得
∫ f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz =-2πi 1 （p-1）！ ψ（p-1）（z1）+ 1 （q-1）！ φ（q-1）（z2） .
证完.
特别地，当F（z）= f（z） （z-z1）p（z-z2）q 中p=1，q=0时，即为引理1；当q=0时即为引理2.
推论1 设f（z）在以z为圆心，R为半径的区域C内共轭解析，在C内有互不相交的以z1，z2为圆心，r1，r2为半径的圆形区域c1，c2.设M=max z =R f（z） ，则
1 （p-1）！ φ（p-1）（z1）+ 1 （q-1）！ ψ（q-1）（z2） ≤ MR r1pr2q
证明 由定理1，得
1 （p-1）！ φ（p-1）（z1）+ 1 （q-1）！ ψ（q-1）（z2） = - 1 2πi ∫Γ f（z） （z-z1）p（z-z2）q dz ≤ 1 2π ∫ z =R f（z） z-z1 p z-z2 q dz ≤ 1 2π ・ M r1pr2q ・2πR= MR r1pr2q .
证完.
定理1给出了被积函数在周线Γ所围区域内有2个奇点时的共轭解析函数的积分公式.下面我们将定理1的结果推广到被积函数在周线Γ所围区域内有2个以上奇点时的情形.
定理2 若Γ为简单的闭曲线，设F（z）= f（z） ∏ n i=1 （z-zi）ni ，其中zi在Γ的内部且f（z）共轭解析，则
∫Γ f（z） ∏ n i=1 （z-zi）ni dz ==-2πi∑ n i=1 1 （ni-1）！ φ（ni-1）（zi）.
其中 φk（z）= f（z） ∏ n k≠i i=1 （z-zk）nk ，k∈ N *.
证明 在Γ内作以zi为圆心，ri为半径的n个互不相交的圆，分别为ci，i=1，…，n.由于φk（z）= f（z） ∏ n k≠i i=1 （z-zk）nk 在ci内共轭解析，所以由引理2得
∫Γ f（z） ∏ n i=1 （z-zi）ni dz =∑ n i=1 ∫ci f（z） ∏ n i=1 （z-zi）ni dz =∑ n i=1 ∫ ci φk（z） （z-zi）ni dz =-2πi∑ n i=1 1 （ni-1）！ φ（ni-1）（zi）.
证完.
类似于推论1，由定理2，我们也可以得到下面的推论.
推论2 设f（z）在以z为圆心、R为半径的圆C内共轭解析，在C内有以zi为圆心，ri为半径的圆形区域ci.设M=max z =R f（z） ，则
∑ n k=1 1 （nk-1）！ φk（n-1）（zk） ≤ MR ∏ n i=1 rini
应用上面的定理，计算积分区域内有多个奇点时的共轭积分是很方便的，下面试举一例.
例1 计算积分∫ z =2 5z-2 z（z-1）2 dz .
解 显然f（z）= 5z-2 z（z-1）2 在 z =2内有两个奇点z=0，z=1，令
φ（z）= 5z-2 z - ， ψ（z）= 5z-2 （z-1）2 .
激光焊接技术范文6
1激光焊接技术对汽车制造领域的积极意义
激光焊接技术在汽车制造领域中的应用,既受到激光焊接技术本身的优越性影响,同时也是受到汽车制造行业的整体发展和市场需要的改变所影响。激光焊接技术对汽车制造领域带来的积极意义主要表现在一下几个方面。
1.1满足了消费者对汽车的造型感与功能性并重的要求
汽车制造并不是一个新鲜的行业,它的存在已经有几百年的历史,但是在过去相当长的一个时期内,汽车制造的重点在汽车的功能性和实用性上。随着家用轿车的不断增加,汽车制造行业越来越重视对家用轿车市场的份额占领。家用轿车的一个特性就是除了传统的汽车功能以外,外形上的美感成为消费者选择购买对象的重要参考因素,激光焊接技术运用到汽车制造行业里,能够帮助汽车制造商更好的解决这个问题。
1.2为汽车制造行业的竞争提供了有力的竞争手段
市场竞争已经是市场经济环境下任何一个行业都避免不了的问题。对于汽车制造行业而言,激光焊接技术的出现,能够帮助他们利用更先进的焊接技术对汽车进行焊接,既保证优秀的焊接质量,同时这种新型的焊接技术不会在重量上对汽车带来负面的影响,轻便、耐腐、耐磨,这种先进的技术会给汽车制造注入新的活力与动力。
1.3符合汽车制造规模化的发展趋势
规模化已经成为汽车制造行业的重要趋势,规模化的一个重要目的就是优化效率。在汽车制造的整个流程中,焊接工作是一个重要的衔接环节,这个环节的所用时间和所耗劳动力对整个汽车制造流程的效率产生重要的影响。采用激光焊接技术,能够大大提高在焊接环节的工作效率,符合汽车制造优化效率,规模化发展的前景和趋势。
2激光焊接技术在汽车制造工业中的应用
与传统的焊接方式和焊接装备相比,激光焊接的特点是单位时间内融化的面积大,焊接的效率高,可以采用自动化的方式进行,大大节省了制造过程中的劳动力成本。另外,激光焊接技术比较均匀,晶粒很小,不需要其他的填充物质,通过这种焊接方式焊接出来的焊缝比较美观和干净。具体到汽车制造的不同环节上,激光焊接技术的具体方式也有所不同,主要有以下几种焊接方式。
2.1激光焊接
齿轮是汽车制造中一个重要部件,激光焊接技术在汽车制造中的最早应用,就是在变速器的齿轮焊接上。变速器的齿轮对于自身的重量和运转速度都有较高的要求,既要有高质量的焊接,同时这种焊接技术的净度要高,不能给齿轮本身带来更多的负担。于是激光焊接技术的高效精准最早就被引入到变速器的齿轮焊接上。在20世纪80年代,以克莱斯勒为代表的美国三大汽车制造公司纷纷将该项技术引进到他们的汽车制造中。这种焊接技术不仅给提高了传动部件的焊接效率和焊接质量,更是节省了生产资料。这也使得美国的汽车制造技术一直处于世界汽车制造的领先地位。近些年,随着汽车制造材质的不断演进,激光焊接也受到越来越多的关注和重视,传统的汽车制造材料已经不能满足功能性和美观性兼顾的需要,汽车制造行业开始越来越多的引进新型铝、镁等轻质材料。这种轻质材料对焊接方法和焊接技术的要求很高,传统的点焊方法会导致铝、镁形成金属键化合物,这种化合物会影响焊接的使用效果和使用寿命,而激光焊接恰好能解决传统焊接带来的这些不利问题,所以激光焊接已经逐渐成为整个汽车制造工艺的标准楷模,是目前汽车制造中主要推崇的焊接方法。
2.2激光拼焊
拼焊技术在汽车制造中的运用较为普遍,特别是汽车车身的制造上,拼焊技术是重要的环节。传统的汽车车身制造方式是先冲压后焊接。这种焊接方式的特点就是将各个部分冲压成型以后然后再焊接起来,这样操作的结果就是各个已经成型的部件往往不能很好的融合在一起,或者即使焊接融合效果也差强人意。激光拼焊技术的出现,为这个问题带来了解决的方案。激光拼焊改变了以往的车身制造顺序,它的特点在于先将不同的部分焊接在一起,然后再冲压成型。采用这种技术可以根据汽车车身的不同部位来选择不同材质的钢板进行焊接,这也是当今世界上最先进的汽车车身焊接技术。激光焊接可以减少钢板在厚度、涂层和材质的相关局限性,采用激光平焊技术可以有效减少零件的使用数量,降低制造成本和提高焊接的精准度,这种拼焊方式不仅能带来效率的提高,经过考察更是能节省10%以上的生产成本。国内外诸多汽车公司已经开始采用此项技术,例如大众、通用和奇瑞公司等,这项技术必然会越来越多的应用到汽车制造的其他各个环节中。
2.3激光复合焊接技术
激光复合焊接技术实质上是对激光焊接技术的另一种改进,激光复合焊接技术其实是将激光和电弧的焊接技术进行综合,单纯的激光焊接技术虽然先进,但是任何一种技术在保有其优越性的同时也必然会存在着不足,因为没有一种技术可以做到完美没有任何缺陷和瑕疵。激光复合焊接技术的优势在于可以提高激光焊接技术的稳定性,并且焊接的速度与效率比单纯的激光焊接技术还要高上许多。另外,单纯的激光焊接是受热面积较窄但是焊缝较深,而电弧焊接的一个显著优越性就是通过导热焊接的受热面积较广。这样进行融合的激光复合焊接技术就可以做到既保证焊缝的深度又保证较大的受人面积,可以大大提高焊接的工作效率和工作质量。这也是目前国家汽车制造工业中的一项重要技术方式。
