激光焊接發(fā)展趨勢解析

1、復(fù)合焊接（YAG激光與脈沖MIG復(fù)合焊接、Nd：YAG和受激準(zhǔn)分子激光疊加）

人們在廣泛應(yīng)用激光焊接技術(shù)的同時，不斷地對其進(jìn)行深入的研究，發(fā)現(xiàn)它有一定的缺點：在激光焊接過程中，母材受熱熔化、汽化，形成深熔小孔，孔中充滿金屬蒸汽，金屬氣體與激光作用形成等離子云。等離子云吸收、反射激光，降低金屬材料對激光的吸收率，使激光的能量利用率降低；對焊接母材端面接口要求高，容易產(chǎn)生錯位；容易生成氣孔疏松和裂紋；焊后在母材端面之間的接口部位有存在凹陷，焊接過程不穩(wěn)定等等，為消除或減少單熱源激光焊接的缺陷，人們在保持激光加熱優(yōu)點的基礎(chǔ)上，利用其他熱源的加熱特性來改善激光對工件的加熱，從而把激光與其他熱源一起進(jìn)行復(fù)合熱源焊接。主要有激光與電弧、激光與等離子弧、激光與感應(yīng)熱源復(fù)合焊接以及雙激光束焊接等。激光與電弧焊接結(jié)合起來，這種復(fù)合工藝綜合了激光與電弧的優(yōu)點，即將激光的高能量密度和電弧的較大加熱區(qū)組合起來，其優(yōu)點：

1）可增加焊接熔深
2）提高焊接速度與生產(chǎn)率
3）改善接頭性能
4）降低設(shè)備成本同時，通過激光與電弧的相互作用，來改善激光能量的耦合特性和電弧的穩(wěn)定性，以獲得一種綜合的效果。但是由于電弧的引入增加了焊接的熱輸入，從而必然使焊接熱影響區(qū)和熱變形增大。

2、激光焊接的控制（熔池尺寸、等離子效應(yīng)等），激光焊接模型

在激光焊接過程熔透控制研究中，建立熔池形狀參數(shù)與焊接工藝之間的關(guān)系是關(guān)鍵問題，在實驗過程中，對熔池形狀信息獲知得越豐富，對焊接過程熔透控制的效果越理想。許多學(xué)者根據(jù)激光深熔焊中的小孔機(jī)制，對激光焊接的溫度場、液體流動及小孔形狀尺寸進(jìn)行了計算并取得了一定效果，如Dowden等人提出了入射激光的逆韌致吸收模型，假定能量通過傳導(dǎo)機(jī)制傳遞給小孔壁，通過解熱傳導(dǎo)方程，得到了一個最大的理論熔深，Sonti等人采用二維有限元非線性模型進(jìn)行了鋁合金激光深熔焊接傳輸過程的三維計算，得到了激光焊接的三維溫度場，Downden分析小孔內(nèi)的能量和壓力平衡，建立一個小孔內(nèi)液體和蒸氣流動的通用模，王海興等對前人提出的計算激光焊接深熔焊過程中熔池尺寸的方法進(jìn)行了檢驗、改進(jìn)與推廣，從激光焊接過程中的能量平衡出發(fā)，預(yù)報了不同焊接工況下熔池的尺寸，劉順洪進(jìn)行了薄板激光焊溫度場的分析與數(shù)值模擬，在空間域上用加權(quán)余量法，時間域上用有限差分法離散，考慮了材料熱熱物性參數(shù)的溫度相關(guān)性、熔化潛熱以及對流輻射等對溫度場的影響，建立了有限元方程，并編制了相應(yīng)的程序。隨著圖象傳感方法的改進(jìn)，使人可以從熔池圖象獲得熔池形狀更多的特征信息，如熔池的寬度、長度和面積，利用這些信息建立同激光焊接工藝參數(shù)之間的關(guān)系，將對激光焊接的焊縫質(zhì)量控制中有著重要的作用，這將是激光焊接研究的一個重要方向。