激光混合焊接技术的详细说明

1.基本概念

激光混合焊接作为先进的焊接过程，可以有机地整合高能激光和电弧热源（常见的热源是MIG-金属惰性气体屏蔽焊接，MAG-金属惰性气体屏蔽焊接和TIG -TIG -TUNGSTEN惰性惰性气体屏蔽焊接）。在焊接过程中，这两个热源在时间和空间尺寸上精确协调。具有极高的能量密度，高能量激光迅速融化了母体材料并形成针孔效应。电弧热源充分利用其强大的渗透能力来填充和扩展熔融池。两者相互补充，大大提高了焊接质量和效率，破坏了传统的单焊接方法的局限性。

2。核心组件

激光 - 弧热源混合焊接系统

（我）激光器

•纤维激光器：它具有出色的优势，例如高效率，良好的光束质量和易于维护，并且被广泛用于现代激光混合焊接中。它的紧凑结构和柔性传输模式使其易于集成到自动焊接系统中。

•Co₂激光器：它具有悠久的历史和稳定的功率输出。它仍然在某些特定的工业领域（例如厚板焊接）中具有重要的应用。

（ ii ）（ii ）弧系统

•MIG/MAG：由于其快速焊接速度和高沉积速度，它特别适合焊接中型和厚板材料。它可以有效提高生产效率，同时确保焊接质量。

•TIG：凭借其稳定的弧度和精确且可控的焊接过程，它已成为精密焊接领域的首选选择。它通常用于焊接薄板和对焊接质量的需求极高的零件。

（ iii） 电线喂养机制

在焊接过程中，电线进料机构准确并同步填充焊丝。通过合理地控制电线馈电速度和角度，可以有效提高焊缝的几何形状和形成质量，并可以确保焊缝的强度和密度。

（iv）控制系统

高级控制系统监视并调整关键参数，例如激光功率，电弧电流和实时焊接速度。在传感器技术和智能算法的帮助下，根据焊接过程中的实时反馈，将两个热源的协同作用进行动态优化，以确保焊接过程的稳定性和一致性。

（v）冷却系统

冷却系统不断冷却关键组件，例如激光器和电弧焊接枪，以防止由于长期高负载操作而导致设备过热。稳定的冷却确保设备性能的可靠性和服务寿命，是维持焊接系统稳定操作的重要支持。

3。独特的优势

（i）高效和节能

与传统的电弧焊接相比，激光混合焊接的速度大大增加了30％-50％。可以在单位时间内完成更多的焊接工作，从而显着提高生产效率。同时，其能源利用率更高，能源消耗大大降低，这满足了现代工业绿色制造的发展需求。

（ii）高质量的焊缝

•较大的深度与宽度比：可以达到惊人的10：1，可以达到更深的渗透率，同时保持较窄的焊缝宽度，并减少母体材料的热影响区域的范围。

•较小的热变形：精确的热源控制和快速焊接过程大大降低了焊接结构的热变形程度，这对于严格的尺寸精度要求的焊接部分至关重要。

•较少的缺陷：协同热源效应有效地减少了焊缝中的毛孔和裂纹等缺陷的产生，并改善了焊缝的内部质量和机械性能。

（iii）强大的适应性

•多种可焊接材料：覆盖各种金属材料，例如钢，铝和钛。无论是在航空航天场中的普通结构钢还是高端钛合金材料，激光混合焊接都可以显示出良好的焊接性能。

•高组装差距公差：可以适应0.5-1mm的组装间隙，降低焊接的组装精度要求，并提高生产的便利性和灵活性。

（iv）经济效率

尽管初始设备的购买成本相对较高，但从长远来看，由于其有效的焊接速度，极低的返工速度和低能消耗，它可以大大降低总体生产成本，并且具有显着的经济优势。

4。典型的应用

（i）汽车制造

在特斯拉汽车的车身焊接过程中，激光 - 米格复合焊接闪耀。它实现了高强度的身体连接，并有效地减少了身体结构部件的数量。它不仅可以提高人体的整体强度和安全性，而且还通过轻巧的设计，提高能源利用效率，并以更有效且对环境友好的方向促进汽车行业的发展，从而减少整个车辆的重量。

（ii）航空航天

空客A380的机翼皮肤焊接采用激光复合焊接技术。该技术成功地解决了易于变形的薄壁结构焊接的问题。在确保机翼结构的强度和空气动力学性能的同时，它符合航空航天场的严格要求，以高精度和高度的零件可靠性，并为航空航天飞机的轻质和高性能设计提供了关键的技术支持。

（iii）造船重工业

对于船建造中通常使用的20mm的钢板，激光混合焊接可以实现单通路穿透，从而取代了传统的多通弧焊接过程。这种转换大大缩短了焊接时间，减少了焊接变形，提高了造船的生产效率和焊接质量，并提高了船舶结构的整体稳定性和可靠性。

（iv）新能量

•电池组：在新型能量车辆的电池电池组的密封焊接中，激光混合焊接可确保电池组的密封和安全性，并具有其精确的能量控制和高质量的焊接形成，可有效防止电解质泄漏和外部杂质侵入，并延长电池寿命。

•核电厂管道：当用于核电站管道维修时，该技术可以在复杂的工作条件和高安全标准下实现可靠​​的管道修复，从而确保核电厂管道系统的安全稳定运行。

5。发展趋势

（i）智能升级

通过实时监视关键参数（例如熔融池的形状，温度和流量状态），使用智能算法来动态调整焊接参数，例如激光功率和电弧电流，从而引入AI技术，例如熔融池的形状，温度和流量状态。它以德国IPG的自适应系统为代表，可以实现对焊接过程的适应性控制，进一步提高焊接质量的稳定性和一致性，并适应复杂而可变的焊接条件。

（ii）物质突破

我们致力于克服高度反射材料（例如铜和铝合金）的焊接困难。由于这些材料对激光器的反射率很高，因此传统的焊接方法容易出现诸如低能利用和不稳定焊接过程之类的问题。通过开发新的焊接过程并优化热源组合方法，预计将实现高质量反射材料的高质量焊接，这将有效地促进电动汽车和其他领域的技术开发。

（iii）绿色制造

借助清洁的保护气体，例如氦阿尔贡混合气体，可以减少焊接过程中的烟雾和飞溅物的产生，从而减少对环境和操作员健康的影响。同时，进一步优化焊接参数，提高能源效率并朝着绿色和可持续的制造迈进。

（iv）微控制

探索结合超快激光器和微弧的新焊接方法，以实现纳米级的精度焊接。这项技术在具有极高精确要求（例如医疗设备制造）的领域具有广泛的应用前景。它可以满足微小精确结构的高质量焊接的需求，并促进微纳米制造技术的发展。

6。技术比较

实际情况：大众采用激光型混合焊接技术后，人体生产线的效率显着提高了40％，而人体的重量则减少了15％。这不仅可以加快生产节奏并降低生产成本，而且还可以帮助汽车的能源节约和减排目标，从而充分证明了在汽车制造领域激光混合焊接技术的巨大优势和应用价值。

激光混合焊接具有多能协同作用的独特优势，越来越成为高端制造领域中必不可少的核心技术。随着技术的持续创新和开发，它还在诸如Space 3D打印和灵活的电子产品等新兴领域中显示出巨大的应用潜力，并将继续促进现代制造业，以朝着更高质量，更高的效率和更明智的方向发展。