| 单词 | 激光焊 |
| 释义 | 【激光焊】 拼译：laser welding 激光是原子受激辐射放大的光。关于激光的诞生，许多文献都写成是美国休斯研究所的西曼多．美曼(Maiman)。然而，在1957年夏末，美国汤斯就提出了光频相干辐射和红外激射器的想法，同年10月和肖洛合作，于1958年8月报了专利，发表了论文，并选择贝尔实验室从事激光研究工作。1957年11月，美国古尔德(Gould)有了激光的构想，并在1958年完成113页手稿及19幅插图，由国家高级计划局投资支持开发光束武器。1958年8月至10月，美国Javen开始对激光现象的研究。1960年5月，美国美曼获得了最初激射讯号，同年6月20日将《红宝石中的光激射作用》论文先后交给《物理评论通讯》和英国的《自然》杂志社，7月7日美曼所在的休斯公司召开了新闻发布会。1960年10月，贝尔电话实验室、Heriott实验室等也都声称研究出激光。因此60年代末已经至少有5种激光器被开发成功。为了争得激光的发明权，古尔德建立了包括打孔、切割、焊接、难熔材料加工等专利，到1985年得到法律上的承认。 1961年氦－氖激光器和玻璃激光器问世；1962年研究成功半导体注入型激光器；1993年发展出氮分子、紫外线、氩离子激光器；1964年发明了CO2和YAG(钇铝石榴石)连续波激光器，1966年出现液体激光器；1967年建成0．8kW多折式CO2激光加工机；1969年出现HF连续波化学激光。直到1970年1kw高流速CO2激光器才建成。1972年美国综合技术研究中心(简称VTRC)研究成功闭路循环CO2激光器，1973年美国AVCO公司开始出售10kW激光加工机，到1980年前后已有60～100kW激光在作加工试验。典型样机是美国宇航局(NASA)70kW激光器。激光束的特性是由波长、功率、模式、光点直径、发散角、焦距、稳定度等参数来决定的。由于激光有相干性、单色性、准直性和高功率密度等优越特性，使激光技术得到了迅猛的发展，应用领域已经扩展到各个行业。激光焊接的主要工艺参数是功率、功率密度、焦距、入射角、焊接速度、熔深、熔宽、光点位置、脉冲频率等。激光焊接有许多特点：(1)对材料有净化效应，是最清结的热源；(2)材料的表面光洁度、颜色、熔点、热传导性、熔化潜热等对焊缝成形有很大的影响；(3)焊接时产生等离子体，须用辅助气体排除；(4)可焊非金属材料；(5)可隔着透明介质焊接，也可用折射镜将激光束导入内孔或狭窄地方施焊；(6)焊接接头热影响区窄，变形小，稀释率低；⑦不受磁场干扰，不需要在真空室内焊接，也不产生X射线。激光技术的发展，美国一直处于领先的地位，增长速度最快的是CO2激光器，1977年比1976年增长22．9%。由于高能激光在军事上有重要用途，因而1986年政府投资高达15亿美元。1977年首次公布由AVCO公司生产的100kW大功率激光焊接情况，用输出功率77kW焊接50．8mmHy80高强钢时的焊接速度达1．27m／min，用90kW功率时焊缝熔化的深／宽比为10∶1。除此之外，美国还用10～20kW激光焊过碳钢、不锈钢、超高强度钢、镍基合金、铝合金、钛合金等。在管道钢焊接试验中，对13．2mm厚X80低温用钢采用12kW连续波CO2激光束施焊，焊缝显示了非常优越的机械性能，其冲击功显著大于母材的冲击值。美国还将6kW激光加工机安装在福特汽车公司生产线上，用于汽车底盘高效率的生产。日本在70年代出现了激光技术开发的热潮。继美国福特汽车公司之后，1978年日本也在汽车生产线上安装使用了6kW激光器。1976年大阪大学有3kW大功率激光器处于实验阶段，90年代已发展出20kW大功率激光器用于金属材料加工、全息照像，非线性光学、光波导及集成光学、激光雷达、激光多普勒流速计、激光通讯、测量、图像数据处理等研究。原苏联用于军事上的激光投资很大，高潮时期年投入超过10亿美元。1979年在材料焊接方面使用过35kWПM－1型激光加工机，并配有特殊形状的喷嘴，焊接厚10～20mm锰硅钢、焊速1～4m／min，且焊缝性能略高于母材。1984年建成100kJ激光器，但未报道在材料加工中应用。前联邦德国1982～1987每年激光行业数递增30%，1990年设计兆芯片、准分子激光器已成为欧洲半导体工业的优先者。英国70年代研制成功5kW CL－5型快速横向流动的CO2激光器，曾被评为世界上应用最好的激光加工机，80年代Culham实验室已拥有17kW的大功率激光器，在从事多方面试验研究。在70年代末，法国SAF公司将7kW大功率激光器安装在金属结构厂的焊接生产线上，用以代替接触焊和钎焊。1986年以来激光工业年增长率为15%～20%。中国在开发激光技术方面也投入较大的人力和物力。1961年9月研究出红宝石激光器；1972年研究成功CO2气体激光器；1978年研制成CO分子激光器，该激光波长5μm，效率25%～30%；1987年6月104W瓦高功率激光系统通过国家鉴定；1989年MW级超短波脉冲YAG激光器研制成功。1981年华中工学院研制的2kW CO2闭路循环横向流动激光器通过鉴定，平均输出功率2195W，效率15．1%，开机4h不稳定度±4．8%。继而发展成为功率10．35kW大功率CO2激光器。80年代初期上海激光所、北京力学所、广州机床所、沈阳机电设计研究院等单位也先后研制成功2kW CO2激光器。上海光机所还为长春第一汽车制造厂提供了8套1．8kW CO2激光器用于汽车生产。70年代激光焊接的主要研究内容，是各种材料不同工艺参数对焊接质量的影响。70年代末期，试图用大功率搞深熔焊，结果不能令人满意。由于激光的转换效率太低，光束对厚板穿透能力远不如电子束，并且设备昂贵，运转成本高等因素，表明采用激光焊接厚板不是一种经济的加工手段。人们曾认为陶瓷材料是不可焊的，然而，自大功率激光器出现以后，陶瓷也已成为可以焊接的材料。采用1．5kW激光器，焦距254mm，焦点在工件表面，焊接4mm厚Al2O3-SiO2陶瓷片，焊前预热800℃，焊速4m／min(实用功率1kW)，焊接接头强度与母材达到等强度，抗冷热疲劳及弯曲性能均好。当代激光焊接的研究热点是：特殊材料以及非金属材料的焊接，薄件高速生产线上的应用，用计算机控制的全自动高质量监控系统的建立，多能化和智能激光加工中心的创立等。【参考文献】：1 Breinan M，et al．AD Doc．A－018240，1975，112 郑恩贵．国外焊接．1980，33 ASM Welding Handbook，Von．6，Ohio：ASM，19834 郑恩贵译．科学技术百科全书，(第27卷)．北京：科学出版社，1986．107～1105 Bromberg J L．国外激光，1990，16 雷仕谌，等．国外激光．1990，12(大连铁道学院郑恩贵教授撰) |
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