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解決方案

使用激光焊接技術(shù)讓空客A380機(jī)身總重減少18%

星之球激光 來源:航空制造網(wǎng)2016-04-14 我要評(píng)論(0 )   

  焊接:也稱作熔接、镕接,是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術(shù)。

  焊接:也稱作熔接、镕接,是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術(shù)。19世紀(jì)末之前,唯一的焊接工藝是鐵匠沿用了數(shù)百年的金屬鍛焊。最早的現(xiàn)代焊接技術(shù)出現(xiàn)在19世紀(jì)末,先是弧焊和氧燃?xì)夂?,稍后出現(xiàn)了電阻焊。

    1. 激光是個(gè)偉大的發(fā)明
  激光束的激光焦點(diǎn)光斑小,功率密度高,可以在小范圍內(nèi)產(chǎn)生非常高的溫度,從而能夠燥接一些高培點(diǎn)、高強(qiáng)度的合金材料。  
  激光焊接是無接觸加工,不存在工具損耗等問題,在前期有較大投入的情況下,后期的投入就非常少了?! ?/div>
  激光擇接熱影響區(qū)小,做到了盡量避免材料變形帶來的質(zhì)量問題,后續(xù)工序處理簡單。
激光焊接自動(dòng)化程度高,可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制,焊接速度快,功效高,可方便的進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接,從而使得激光焊接生產(chǎn)效率很高,并且加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠,可以獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。  
  激光焊接直到上世紀(jì)70年代CO2激光器和YAG激光器等激光器的誕生,使得激光焊接真正的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中。
  激光焊接技術(shù)以其獨(dú)有的特點(diǎn)與優(yōu)勢,在鍋爐、容器、管道、汽車、船舶、航空等制造行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,成為現(xiàn)代制造行業(yè)首選的工藝技術(shù)。
 
  2.激光焊接原理
  激光焊接就是使用聚焦后的激光束照射到金屬工件的表面,利用其巨大的功率密度,使工件對(duì)接部分金屬瞬時(shí)氣化并在束流壓力和蒸汽力的共同作用下形成“小孔”。小孔內(nèi)的金屬蒸氣在高功率密度的激光作用下會(huì)發(fā)生電離,在小孔內(nèi)部和上部形成一定量的高溫等離子體,通過小孔效應(yīng)將大部分光量傳遞給周圍的材料使其溶透,在激光束的移動(dòng)過程中,被熔透的金屬迅速冷卻,形成致密的焊縫組織。
  當(dāng)然,從激光焊接原理可以看到,如果在操作中稍有不慎就會(huì)造成下面這種情況
  激光焊接技術(shù)有其他焊接技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢就在于激光所具有的四個(gè)主要的特征:即單色性好、相干性好、方向性好、亮度高。
 
  3.激光焊接研究
  由于激光焊接的主要受限制的因素是激光器和焊接冶金分析,國外在激光焊接領(lǐng)域的研究比國內(nèi)早許多,國外在上世紀(jì)70年代起就大量投入研究激光器和激光焊接冶金分析,形成了一批著名的研究機(jī)構(gòu),如英國的焊接研究所(TWI)、美國的愛迪生焊接研究所(EWI)、法國焊接研究所(FWI)、日本的連接與溶接研究所(JRWI)、烏克蘭的巴頓電焊研究所(PEWI)、德國亞琛大學(xué)的焊接研究所(ISF)和德國焊接學(xué)會(huì)(DVS)下屬的分布在全國各地的焊接研究與培訓(xùn)中心(SLV)等,而韓國的焊接研究中心是設(shè)在韓國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究院(KAIST)的韓國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究院KITCH之內(nèi)。它們都屬于國家級(jí)的焊接研究機(jī)構(gòu)。國內(nèi)的激光焊接研究從上世紀(jì)九十年代大面積展開,形成了以激光研究著名的華中科技大學(xué)激光技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室并在2015年以汽車激光焊接技術(shù)打破國外壟斷獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng);國內(nèi)的哈爾濱焊接研究所也是一個(gè)具有豐厚成果的研究所,在激光焊接研究領(lǐng)域走在國內(nèi)前列,在焊接機(jī)器人研究方面也是成果豐碩;中航工業(yè)航空制造工程研究所在相關(guān)領(lǐng)域激光焊接方面的研究有所建樹。
 
  4.激光焊接應(yīng)用
  在航空制造領(lǐng)域,目前激光焊接技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用于機(jī)翼的內(nèi)隔板、飛機(jī)機(jī)身與加強(qiáng)筋的連接。并取代鉚接技術(shù),使得飛機(jī)的重量大幅度降低,如空客A380 飛機(jī)在引進(jìn)激光焊后機(jī)身總重減少18%,從而減少耗以及排放,降低運(yùn)營成本
  早在20世紀(jì)90年代,英國羅?羅公司采用激光熔敷工藝對(duì)RB211發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片冠部阻尼面進(jìn)行鉆基耐磨合金敷層強(qiáng)化處理。在羅?羅公司資助下,英國諾丁漢大學(xué)已經(jīng)開發(fā)出葉片修理系統(tǒng),并在羅?羅公司大修中心得到應(yīng)用,維修的范圍有壓氣機(jī)葉尖,渦輪葉片封嚴(yán)齒等。美國普惠公司進(jìn)一步發(fā)展了激光熔敷技術(shù),成功地建立了2條葉片自動(dòng)化激光熔敷生產(chǎn)線,首先在JT8D和JT9D兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的第一級(jí)和第二級(jí)的PWA1455合金材料的轉(zhuǎn)子葉片鋸齒冠阻尼面上制備出高質(zhì)量的鈷基合金耐磨層。德國MTU公司采用包覆熔敷技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片葉尖部的磨損進(jìn)行修復(fù),可以有效地減小熱影響區(qū),降低葉片裂紋的產(chǎn)生。生產(chǎn)的一次合格率可以穩(wěn)定在95%以上,而采用傳統(tǒng)TIG堆焊一次合格率平均不足75%。此外,激光焊接大量用于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件修理。
  5.激光焊接在其他領(lǐng)域重大應(yīng)用
  在汽車工業(yè),激光焊接塑料技術(shù)可用于制造很多汽車零部件,如燃油噴嘴、變檔機(jī)架、發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器、駕駛室機(jī)架、液壓油箱、過濾架、前燈和尾燈等。其它汽車方面的應(yīng)用還包括進(jìn)氣管光歧管的制造以及輔助水泵的制造。
  在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,激光焊接技術(shù)可用于制造液體儲(chǔ)槽、液體過濾器材、軟管連接頭、造口術(shù)袋子、助聽器、移植體、分析用的微流體器件等。
  由于激光加工屬于非接觸性加工方式?所以不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力?因此特別符合電子行業(yè)的加工要求。如:變壓器、電感器、連接器、端子、光纖連接器、傳感器、變壓器、開關(guān)、手機(jī)電池、微電子元件、集成電路引線等焊接。
 
  6.發(fā)展前景
  激光焊接作為現(xiàn)代科技與傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合體,其相對(duì)于傳統(tǒng)焊接技術(shù)而言,尤其獨(dú)特之處并且本身的應(yīng)用領(lǐng)域以及應(yīng)用層面更加廣泛,可以極大的提升焊接的效率和精度。其功率密度高、能量釋放快,從而更好的提高了工作效率,同時(shí)其本身的聚焦點(diǎn)更小,無疑使得縫合的材料之間的黏連度更好,不會(huì)造成材料的損傷和變形,所以焊接之后也無需進(jìn)行后續(xù)處理。由此,其本身主要是應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域,而未來隨著人們對(duì)于這一技術(shù)的了解以及掌握的不斷深入,必然可以應(yīng)用于更多的行業(yè)以及領(lǐng)域。

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激光焊接空客A380
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