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工業(yè)制造

各類激光工藝在橋梁建筑上的應(yīng)用

cici 來源:大族激光智能裝備2018-12-12 我要評(píng)論(0 )   

2018年11月27日廣西柳州市官塘大橋正式建成通車,10月24日港珠澳大橋正式通車...這些橋梁凝聚了中國(guó)頂尖的橋梁建筑技術(shù),給世人

2018年11月27日廣西柳州市官塘大橋正式建成通車,10月24日港珠澳大橋正式通車...這些橋梁凝聚了中國(guó)頂尖的橋梁建筑技術(shù),給世人展示了中國(guó)改革開放中美好的一面。橋梁一詞新華字典中解釋為架設(shè)在江河湖海上,使車輛行人等能順利通行的構(gòu)筑物。而在它們身上或大或小都有著激光工藝應(yīng)用的影子,自激光技術(shù)問世以來就得到迅速的發(fā)展,從單一的行業(yè)應(yīng)用擴(kuò)散到各行各業(yè)中,成為一些行業(yè)發(fā)展中不可缺少的部分,橋梁行業(yè)中的應(yīng)用正是激光工藝逐漸成熟的象征。

橋梁一般是由五大部件和五小部件組成,五大部件主要包括(1)橋跨結(jié)構(gòu)(或稱橋孔結(jié)構(gòu)/上部結(jié)構(gòu)),(2)橋梁支座系統(tǒng),(3)橋墩、橋臺(tái),(4)承臺(tái),(5)挖井或樁基。五小部件主要包括(1)橋面鋪裝,(2)防排水系統(tǒng),(3)欄桿,(4)伸縮縫,(5)燈光照明。激光工藝在哪些部件建筑中體現(xiàn)了其智慧呢?

光纖激光切割在橋梁建筑中的應(yīng)用

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發(fā)形成孔洞,隨著光束對(duì)材料的移動(dòng),孔洞連續(xù)形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫,完成對(duì)材料的切割。

現(xiàn)代橋梁建筑都會(huì)應(yīng)用到大量的金屬材料應(yīng)用到建造橋梁中,以減輕橋梁本身的承重從而達(dá)到延長(zhǎng)壽命和其安全性。所以對(duì)金屬的質(zhì)地、厚度等有較大的要求,光纖激光切割機(jī)可以切割碳鋼、不銹鋼、鋁合金、銅等多種金屬,且通過激光切割的材料,割縫質(zhì)量好,切面垂直,無毛刺,氧化層薄,切面光滑,熱變形小,曲線切割精度高。這些優(yōu)點(diǎn)不僅能加快建筑的進(jìn)程,還能保證應(yīng)用到橋跨結(jié)構(gòu)、橋梁支座系統(tǒng)等材料的質(zhì)量。

此外還有光纖激光切管機(jī),該設(shè)備主要是切割管材的,有方形管、圓形管、異形管等,材料切割直徑、厚度能滿足大型橋梁的需求,比如欄桿的切割、路燈樁的切割等都能使用切管機(jī)進(jìn)行切割,具備多管同時(shí)下料、柔性加工等顯著優(yōu)點(diǎn)。


光纖激光焊接在橋梁建筑中的應(yīng)用

激光焊接是利用高能量的激光脈沖對(duì)材料進(jìn)行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱,激光輻射的能量通過熱傳導(dǎo)向材料的內(nèi)部擴(kuò)散,將材料熔化后形成特定熔池以達(dá)到焊接的目的。激光焊接工藝多應(yīng)用于制造業(yè)、粉末冶金、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)中,它可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、對(duì)接焊、疊焊、密封焊等,深寬比高,焊縫寬度小,熱影響區(qū)小、變形小,焊接速度快,焊縫平整、美觀,焊后無需處理或只需簡(jiǎn)單處理,焊縫質(zhì)量高,無氣孔,可精確控制,聚焦光點(diǎn)小,定位精度高,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

橋梁建筑行業(yè)中有使用到大量的厚鋼板和金屬物料零部件,激光焊能將厚度有10mm兩塊鋼板焊接起來,甚至更厚的鋼板,而且能保障焊縫嚴(yán)密、無渣、平整。采用激光釬焊接頭等形式對(duì)零件進(jìn)行焊接,這是利用液態(tài)釬料在母材表面潤(rùn)濕、鋪展與母材相互溶解和擴(kuò)散,以及在母材間隙中潤(rùn)濕、毛細(xì)流動(dòng)、填縫與母材相互溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)零件間的連接,不僅可達(dá)到技術(shù)的要求還能有效的增加韌性。


激光熔覆在橋梁建筑中的應(yīng)用

激光熔覆是一種新的表面改性技術(shù)。它通過在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法,在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。

橋梁建筑中使用到的金屬都要裸露到室外經(jīng)受風(fēng)吹雨打,所以如果對(duì)金屬進(jìn)行激光熔覆能顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法,從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的,既滿足了對(duì)材料表面特定性能的要求,又節(jié)約了大量的貴重元素。


激光淬火在橋梁建筑中的應(yīng)用

激光淬火是利用激光將材料表面加熱到相變點(diǎn)以上,隨著材料自身冷卻,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。經(jīng)過激光淬火的金屬其硬度增高 、淬火層組織細(xì)密、強(qiáng)韌性好。激光淬火技術(shù)可對(duì)各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進(jìn)行表面強(qiáng)化,一些橋梁建筑中的減振器、路面導(dǎo)軌、滾輪零件等就應(yīng)用了經(jīng)過該技術(shù)處理后的金屬材料。


激光清洗在橋梁建筑中的應(yīng)用

激光清洗是由高強(qiáng)度的光束、短脈沖激光及污染層之間的相互作用所導(dǎo)致的光物理反應(yīng),從而達(dá)到清洗的目的。

橋梁建筑中的金屬材料在使用一段時(shí)間后,有部分材料會(huì)生銹、或表明層出現(xiàn)脫落現(xiàn)象,在進(jìn)行修補(bǔ)前都要經(jīng)過“清洗”才能進(jìn)行新一輪的修復(fù)?,F(xiàn)在對(duì)環(huán)境污染大的清潔劑已經(jīng)被停止使用,而染激光清洗具有無研磨、非接觸、無熱效應(yīng)和適用于各種材質(zhì)的物體等清洗特點(diǎn),被認(rèn)為是最可靠、最有效的解決辦法。同時(shí),激光清洗可以解決采用傳統(tǒng)清洗方式無法解決的問題。


未來

中國(guó)的高鐵技術(shù)雖屬于世界領(lǐng)先的地位了,然而有很多偏遠(yuǎn)的山區(qū)是高鐵無法到達(dá)的,因而需要建造大量的公路與橋梁,讓偏僻的地方可以連接外界讓那的東西可以出去,實(shí)現(xiàn)人人富裕。作為應(yīng)用到橋梁建造中的激光技術(shù)未來可期,也會(huì)成為激光設(shè)備應(yīng)用行業(yè)的增長(zhǎng)點(diǎn)之一。

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激光工藝橋梁建筑激光工藝應(yīng)用
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