Entwécklungsgeschicht vum Laserschweißen

Schweessmethoden fir Mikro- a Klengdeeler Laserschweessen ass eng effizient a präzis Schweessmethod, déi e Laserstrahl mat héijer Energiedicht als Hëtztquell benotzt. Et ass eng vun de wichtegen Uwendungen vun der Lasermaterialveraarbechtungstechnologie. An den 1970er Joren gouf et haaptsächlech fir d'Schweessen vun dënnwandege Materialien a Schweess mat niddreger Geschwindegkeet benotzt, an de Schweessprozess huet zum Wärmeleitungstyp gehéiert. Speziell erhëtzt d'Laserstralung d'Uewerfläch vum Werkstéck, an d'Hëtzt op der Uewerfläch diffundéiert duerch Wärmeleitung no bannen. Duerch d'Kontroll vu Parameteren wéi d'Breet, d'Energie, d'Spëtzeleeschtung an d'Wiederholungsfrequenz vun de Laserimpulser gëtt d'Wierkstéck geschmolz fir e spezifesche Schmelzbad ze bilden. Wéinst senge eenzegaartege Virdeeler gouf et erfollegräich an der ...Präzisiounsschweißen vu Mikro- a klenge Deeler.China seng Laserschweisstechnologie gehéiert zu de weltwäit fortgeschrattsten. Si huet d'Technologie an d'Fäegkeet, komplex Titanlegierungskomponenten iwwer 12 Quadratmeter mat Laser ze bilden, a gouf an der Prototyp- a Produktfabrikatioun vu verschiddene Fuerschungsprojeten am nationale Loftfaartberäich agesat. Am Oktober 2013 huet e chinesesche Schweissexpert de Brook Award gewonnen, déi héchst akademesch Auszeechnung am Beräich vum Schweissen, wat de weltwäite Laserschweissniveau vu China bestätegt huet.

## Entwécklungsgeschicht De weltwäit éischte Laserstrahl gouf 1960 duerch d'Excitéiere vu Rubinkristaller mat enger Blëtzlampe generéiert. Limitéiert duerch d'Wärmekapazitéit vum Kristall, konnt en nëmme ganz kuerz gepulst Strale mat gerénger Frequenz produzéieren. Och wann déi momentan Puls-Spëtzenenergie bis zu 10^6 Watt erreeche konnt, huet en ëmmer nach zu enger gerénger Energieleistung gehéiert. Eng Neodym-dotiert Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG) Kristallstaaf, mat Neodym (Nd) als Excitatiounselement, kann e kontinuéierleche Laserstrahl mat enger Wellelängt an enger Leeschtung vun 1-8 kW generéieren. De YAG-Laser, mat enger Wellelängt vun 1,06 μm, kann iwwer eng flexibel optesch Faser mam Laserveraarbechtungskopf verbonne ginn, mat engem flexible Layout vun der Ausrüstung a Gëeegentheet fir d'Schweesse vu Werkstécker mat enger Déckt vun 0,5-6 mm. De CO₂-Laser, deen Kuelendioxid als Anregungsmëttel benotzt (mat enger Wellelängt vun 10,6 μm), kann eng Ausgangsenergie vu bis zu 25 kW erreechen an Eenzelduerchschweißen vu 2 mm décke Placken realiséieren. E gouf wäit verbreet an der Metallveraarbechtung am Industriesecteur agesat. Mëtt vun den 1980er Joren huet d'Lasersweißen als nei Technologie grouss Opmierksamkeet an Europa, den USA a Japan op sech gezunn. 1985 hunn d'ThyssenKrupp Steel AG (Däitschland) an d'Volkswagen AG (Däitschland) zesummegeschafft, fir dat éischt lasergeschweißt Blankett op der Karosserie vum Audi 100 erfollegräich anzeféieren. An den 1990er Joren hunn grouss Automobilhersteller an Europa, Nordamerika a Japan ugefaang, d'Lasergeschweißte Blanketttechnologie an der Karosseriefabrikatioun wäit verbreet anzesetzen. Praktesch Erfahrungen aus Laboratoiren an Automobilhersteller hunn bewisen, datt lasergeschweißte Blankettt erfollegräich an der Produktioun vun Autokarosserie kënne benotzt ginn. Laser-Schweißen benotzt Laserenergie fir automatesch verschidde Stolz, Edelstahl, Aluminiumlegierungen, etc. mat verschiddene Materialien, Déckten a Beschichtungen zu enger integréierter Plack, engem Profil oder engem Sandwichpanel ze splécken an ze schweessen. Dëst erfëllt déi verschidde Materialleistungsufuerderunge vu Komponenten a erreecht e liichte Gewiicht mat dem niddregsten Gewiicht, enger optimaler Struktur an der beschter Leeschtung. An entwéckelte Länner wéi Europa an den USA,Laser-Schneider-Schweißengëtt net nëmmen an der Transportmëttelindustrie benotzt, mä och wäit verbreet a Beräicher wéi Bau, Brécken, Haushaltsapparatplackeschweessen a Stolplackeschweessen a Walzlinnen (Plackeverbindung beim kontinuéierleche Walzen). Weltbekannt Laserschweessfirme sinn ënner anerem Soudonic (Schwäiz), ArcelorMittal Group (Frankräich), ThyssenKrupp TWB (Däitschland), Servo-Robot (Kanada) a Precitec (Däitschland). D'Uwendung vun der Lasergeschweesste Ronnstofftechnologie a China huet eréischt ugefaangen. Den 25. Oktober 2002 gouf déi éischt professionell kommerziell Produktiounslinn fir Lasergeschweesste Ronnstoffe a China offiziell a Betrib geholl. Si gouf vum Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding vun ThyssenKrupp TWB (Däitschland) agefouert. Spéider goufen Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd. an aner Entreprisen hannereneen a Produktioun geholl. Am Joer 2003 hunn auslännesch Länner d'Duebelstrahl-CO₂-Laser-Fülldrahtschweessen ëmgesat anYAG-Laser-Fülldrahtschweißenfir d'Struktur vun der ënneschter Wandpaneele aus Aluminiumlegierung vum A318. Dës Technologie huet déi traditionell Nietenstruktur ersat, wouduerch d'Gewiicht vum Fligerrumpf ëm 20% reduzéiert an 20% vun de Käschte gespuert goufen. De Gong Shuili war der Meenung, datt d'Laserschweisstechnologie eng wichteg Roll bei der Transformatioun an der Moderniséierung vun der traditioneller Loftfaartindustrie a China spille géif. Hie huet sech direkt fir eng Rei vu verwandte Virfuerschungsprojeten ugemellt, en Fuerschungsteam organiséiert an d'Féierung bei der Aféierung vun der "Duebelstrahl-Laserschweisstechnologie" a Fuerschungsprojeten a China iwwerholl. Vun Ufank un hat hie geplangt, dës Technologie an der Fligerfabrikatioun anzewenden. Dat chinesescht Expertenteam huet déi virleefeg Technologie un en Institut fir Fligerdesign gemellt an d'Virdeeler an d'Machbarkeet vum Duebelstrahl-Laserschweissprozess gefördert. No ville Verifizéierungen an Evaluatiounen huet den Designinstitut decidéiert, dës Technologie fir d'Produktioun vu gerippte Wandpaneele fir e bestëmmte Fliger anzewenden, andeems hien dat ursprénglecht Zil erreecht huet, d'"Duebelstrahl-Laserschweisstechnologie" an der Fligerfabrikatioun anzewenden. Et huet Schlësseltechnologien duerchbrach, wéi d'Präzisiounssteierung vum Laserschweißen vu Fülldraht fir Liichtlegierungen, en integréierten an innovativen Hybridschweißapparat mat Duebelstrahllaser-Fülldraht entwéckelt, déi éischt héichleeschtungsfäeg Duebelstrahllaser-Fülldrahtschweißplattform a China etabléiert, d'Duebelstrahl- a duebelsäiteg synchron Schweessung vun T-Verbindungen a groussen dënnwandege Strukturen realiséiert an et fir d'éischt Kéier erfollegräich op d'Schweißfabrikatioun vu wichtege Strukturdeeler vu gerippte Wandpaneele fir d'Loftfaart ugewannt, wouduerch et eng wichteg Roll an der Entwécklung vun neie Fligeren a China gespillt huet. Am Joer 2003 huet den éischten inlännesche Groussskala-Online-Streifenschweißkomplettsatz vun HG Laser d'Offline-Zustimmung passéiert. Dës Ausrüstung integréiert Laserschneiden, Schweessen an Hëtzebehandlung, wat HG Laser zu enger vun de véiertgréissten Entreprisen op der Welt mécht, déi sou Ausrüstung produzéiere kënnen. Am Joer 2004 huet de Projet "High-Power Laser Cutting, Welding and Combined Cutting-Welding Processing Technology and Equipment" vum HG Laser Farley Laserlab den zweete Präis vum National Science and Technology Progress Award gewonnen, wat et zum eenzege Laserunternehmen a China mat der Fuerschungs- a Entwécklungskapazitéit vun dëser Technologie an Ausrüstung mécht. Mat der schneller Entwécklung vun der industrieller Laserindustrie huet de Maart méi héich Ufuerderungen un d'Laserveraarbechtungstechnologie gestallt. D'Lasertechnologie huet sech lues a lues vun enger eenzeger Uwendung op diversifizéiert Uwendungen verlagert. Wat d'Laserveraarbechtung ugeet, ass se net méi op eenzel Schnëtt oder Schweess limitéiert. D'Nofro um Maart fir integréiert Laserveraarbechtungsausrüstung, déi Schnëtt a Schweess kombinéiert, klëmmt, an dofir ass integréiert Laserschneid- a Schweessausrüstung entstanen. HG Laser Farley Laserlab huet d'Walc9030 integréiert Schnëtt- a Schweessmaschinn mat engem ultragrousse Format vun 9×3 Meter entwéckelt, déi de Moment déi weltgréisst integréiert Laserschneid- a Schweessausrüstung ass. De Walc9030 ass eng groussformateg Schnëtt- a Schweessausrüstung, déi ...Laserschneiden a Laserschweessen FunktiounenEt ass mat engem professionelle Schneidkapp an engem Schweesskapp ausgestatt, an déi zwee Veraarbechtungskäpp deelen ee Stral. Numeresch Steierungstechnologie garantéiert, datt se sech net géigesäiteg stéieren. D'Ausrüstung kann zwou Prozesser gläichzäiteg ofschléissen, déi Schneiden a Schweessen erfuerderen. Et kann fräi tëscht Schneiden als éischt dann Schweessen oder Schweessen als éischt dann Schneiden wiesselen, wouduerch souwuel Laserschneiden- wéi och Schweessfunktiounen mat engem Ausrüstung realiséiert ginn, ouni datt zousätzlech Ausrüstung gebraucht gëtt. Dëst spuert Ausrüstungskäschte fir Applikatiounshersteller, verbessert d'Veraarbechtungseffizienz an d'Veraarbechtungsberäich. Ausserdeem ass duerch d'Integratioun vu Schneiden a Schweessen d'Veraarbechtungsgenauegkeet voll garantéiert, an d'Ausrüstungsleistung ass effizient a stabil. Zousätzlech huet et d'Schwieregkeeten vun der thermescher Deformatioun vu Placken beim Schneideschweessen vun ultra-grousse Placken an déi stabil Realiséierung vun ultra-laange fléiende optesche Weeër iwwerwonne. Et kann zwou flaach Placken vun 6 Meter Längt an 1,5 Meter Breet gläichzäiteg schweessen, an d'geschweesste Uewerfläch ass glat a flaach ouni zousätzlech Noveraarbechtung. Zur selwechter Zäit kann et Placken mat enger Breet vun 3 Meter, enger Längt vu méi wéi 6 Meter an enger Déckt vu manner wéi 20 mm an engem Formprozess schneiden ouni sekundär Positionéierung. Den Shenyang Institut fir Automatiséierung, Chinesesch Akademie vun de Wëssenschaften, huet international Kooperatioun mat der IHI Corporation (Japan) gefouert. No der nationaler wëssenschaftlecher an technologescher Entwécklungsstrategie vun "Aféierung, Verdauung, Absorptioun a Re-Innovatioun" huet et e puer Schlësseltechnologien iwwerwonne...Laser-Schneider-Schweißen, huet am September 2006 China säin éischte Set vu komplette Laser-Schweißproduktiounslinne fir d'Schweißen entwéckelt, an huet erfollegräich e roboterbaséiert Laser-Schweißsystem entwéckelt, dat d'Lasersweeßen vu planaren a raimleche Kurven realiséiert. Am Oktober 2013 huet e chinesesche Schweessexpert de Brook Award gewonnen, déi héchst akademesch Auszeechnung am Beräich vum Schweessen. De Welding Institute (TWI, UK) recommandéiert a nominéiert all Joer Kandidaten aus méi wéi 4.000 Memberunitéiten an iwwer 120 Länner, a vergi schliisslech dëse Präis un en Expert als Unerkennung fir seng aussergewéinlech Bäiträg zur Wëssenschaft an Technologie vum Schweessen oder Verbündelen an hirer industrieller Uwendung. Dëse Präis ass net nëmmen eng Unerkennung vum Gong Shuili a sengem Team, mä och eng Bestätegung vun der Roll vun AVIC bei der Fërderung vum Fortschrëtt vun der Materialverbündelungstechnologie.

## Strukturell Parameteren

### Aarbechtsausrüstung Et besteet aus engem opteschen Oszillator an engem Medium, dat tëscht de Spigelen op béide Säiten vun der Oszillatorhöhl placéiert ass. Wann de Medium an en héichenergeteschen Zoustand ugereegt gëtt, fänkt et un, In-Phase-Liichtwellen ze generéieren, déi tëscht de Spigelen op béide Säiten hin an hier reflektéieren, wouduerch en photoelektresche Verkettungseffekt entsteet. Dëst verstäerkt d'Liichtwellen, a wann genuch Energie kritt gëtt, gëtt de Laser ausgestraalt. E Laser kann och als en Apparat definéiert ginn, deen primär Energiequellen wéi elektresch Energie, chemesch Energie, thermesch Energie, Liichtenergie oder Nuklearenergie an elektromagnetesch Stralungsstrale mat spezifeschen optesche Frequenzen (ultraviolett Liicht, siichtbaart Liicht oder Infraroutliicht) ëmwandelt. Dës Ëmwandlung kann einfach a bestëmmte festen, flëssegen oder gasfërmegen Medien duerchgefouert ginn. Wann dës Medien a Form vun Atomer oder Molekülen ugereegt ginn, produzéiere si e Liichtstral mat bal der selwechter Phas an bal enger eenzeger Wellelängt - Laser. Wéinst senger In-Phase-Eegeschaft an enger eenzeger Wellelängt ass den Divergenzwénkel ganz kleng, an et kann iwwer eng grouss Distanz iwwerdroe ginn, ier et héich konzentréiert gëtt fir Funktiounen wéi Schweessen, Schneiden an Hëtztbehandlung ze erfëllen. ### Klassifikatioun vu Laseren Et ginn haaptsächlech zwou Zorte vu Laseren, déi fir d'Schweißen benotzt ginn, nämlech CO₂-Laseren an Nd:YAG-Laseren. Souwuel CO₂-Laseren wéi och Nd:YAG-Laseren si fir blouss A onsichtbar Infraroutliicht. De Stral, deen vum Nd:YAG-Laser generéiert gëtt, ass haaptsächlech noen Infraroutliicht mat enger Wellelängt vun 1,06 μm. Wärmeleeder hunn eng relativ héich Absorptiounsquote fir Liicht vun dëser Wellelängt, an fir déi meescht Metaller ass d'Reflexivitéit 20%-30%. Den noen Infraroutstral kann mat Standard-optesche Lënsen op en Duerchmiesser vun 0,25 mm fokusséiert ginn. De Stral vum CO₂-Laser ass wäit Infraroutliicht mat enger Wellelängt vun 10,6 μm. Déi meescht Metaller hunn eng Reflexivitéit vun 80%-90% fir dës Zort Liicht, dofir si speziell optesch Lënsen erfuerderlech fir de Stral op en Duerchmiesser vun 0,75-1,0 mm ze fokusséieren. D'Leeschtung vun Nd:YAG-Laseren kann am Allgemengen ongeféier 4.000-6.000 W erreechen, an déi maximal Leeschtung huet elo 10.000 W erreecht. Am Géigesaz dozou kann d'Leeschtung vu CO₂-Laseren ouni Problemer 20.000 W oder souguer méi héich erreechen. Héichleeschtungs-CO₂-Laseren léisen d'Problem vun der héijer Reflexioun duerch de Schlëssellach-Effekt. Wann d'Materialuewerfläch, déi vum Liichtfleck bestraalt gëtt, schmëlzt, entsteet e Schlëssellach. Dëst Schlëssellach, dat mat Damp gefëllt ass, ass wéi e schwaarze Kierper, deen bal all d'Energie vum afalenden Liicht absorbéiert. D'Gläichgewiichtstemperatur am Schlëssellach erreecht ongeféier 25.000 °C, an d'Reflexioun hëlt bannent e puer Mikrosekonnen séier of. Och wann de Schwéierpunkt vun der Entwécklung vu CO₂-Laseren nach ëmmer op der Entwécklung an der Fuerschung vun Ausrüstung läit, geet et net méi drëm, déi maximal Ausgangsleeschtung ze erhéijen, mä drëm, wéi d'Stralqualitéit an hir Fokuséierungsleeschtung verbessert kënne ginn. Zousätzlech, wann Argon als Schutzgas fir CO₂-Laserschweißen mat enger Leeschtung iwwer 10 kW benotzt gëtt, induzéiert et dacks e staarkt Plasma, wat d'Penetratiounsdéift reduzéiert. Dofir gëtt Helium, wat kee Plasma generéiert, dacks als Schutzgas fir héichleeschtungs CO₂-Laserschweißen benotzt. D'Uwendung vun Diodenlaserkombinatiounen fir d'Unnung vun héichleeschtungsvollen Nd:YAG-Kristaller ass en wichtegt Fuerschungs- an Entwécklungsthema, wat d'Qualitéit vun de Laserstralen däitlech verbessert a méi effizient Laserveraarbechtung bildt. D'Benotzung vun direkten Diodenarrays fir Laser am noen Infraroutberäich unnäheren an auszeginn, huet eng duerchschnëttlech Leeschtung vun 1 kW an eng photoelektresch Konversiounseffizienz vu bal 50% erreecht. Dioden hunn och eng méi laang Liewensdauer (10.000 Stonnen), wat hëlleft d'Ënnerhaltskäschte vu Laserausrüstung ze reduzéieren. D'Entwécklung vun Diode-gepompelten Festkierperlaser (DPSSL)-Ausrüstung geet och virun.