Svejsemetoder til mikro- og smådele Lasersvejsning er en effektiv og præcis svejsemetode, der bruger en laserstråle med høj energitæthed som varmekilde. Det er en af de vigtige anvendelser af lasermaterialebehandlingsteknologi. I 1970'erne blev den primært brugt til svejsning af tyndvæggede materialer og lavhastighedssvejsning, og svejseprocessen tilhørte varmeledningstypen. Specifikt opvarmer laserstrålingen emnets overflade, og varmen på overfladen diffunderer indad gennem termisk ledning. Ved at kontrollere parametre som bredde, energi, spidseffekt og gentagelsesfrekvens af laserpulser smeltes emnet for at danne en specifik smeltebassin. På grund af dens unikke fordele er den blevet anvendt med succes til...Præcisionssvejsning af mikro- og smådele.Kinas lasersvejseteknologi er blandt verdens mest avancerede. Den har teknologien og evnen til at danne komplekse titanlegeringskomponenter på over 12 kvadratmeter ved hjælp af laser og er blevet anvendt i prototype- og produktfremstilling af adskillige indenlandske luftfartsforskningsprojekter. I oktober 2013 vandt en kinesisk svejseekspert Brook Award, den højeste akademiske pris inden for svejsning, hvilket bekræftede Kinas lasersvejseniveau i verdensklasse.
## Udviklingshistorie Verdens første laserstråle blev genereret i 1960 ved at excitere rubinkrystaller med en blitzlampe. Begrænset af krystallens termiske kapacitet kunne den kun producere meget korte pulserende stråler med lav frekvens. Selvom den øjeblikkelige pulspeakenergi kunne nå op til 10^6 watt, tilhørte den stadig lavenergiproduktionen. En neodym-doteret yttriumaluminiumgranat (Nd:YAG) krystalstang med neodym (Nd) som excitationselement kan generere en kontinuerlig laserstråle med en enkelt bølgelængde med en effekt på 1-8 kW. YAG-laseren med en bølgelængde på 1,06 μm kan forbindes til laserbehandlingshovedet via en fleksibel optisk fiber, der har et fleksibelt udstyrslayout og er egnet til svejsning af emner med en tykkelse på 0,5-6 mm. CO₂-laseren, der bruger kuldioxid som excitant (med en bølgelængde på 10,6 μm), kan opnå en udgangsenergi på op til 25 kW og udføre enkeltpassagesvejsning med fuld penetration af 2 mm tykke plader. Den har været meget anvendt i metalforarbejdning i industrisektoren. I midten af 1980'erne tiltrak lasersvejsning som en ny teknologi udbredt opmærksomhed i Europa, USA og Japan. I 1985 samarbejdede ThyssenKrupp Steel AG (Tyskland) og Volkswagen AG (Tyskland) om at implementere verdens første lasersvejsede emne på Audi 100-karosseriet med succes. I 1990'erne begyndte store bilproducenter i Europa, Nordamerika og Japan at anvende lasersvejsede emneteknologi i vid udstrækning i fremstillingen af bilkarosserier. Praktiske erfaringer fra både laboratorier og bilproducenter har vist, at lasersvejsede emner med succes kan anvendes i produktionen af bilkarosserier. Lasersvejsning bruger laserenergi til automatisk at splejse og svejse adskillige ståltyper, rustfrit stål, aluminiumslegeringer osv. med forskellige materialer, tykkelser og belægninger til en integreret plade, profil eller sandwichpanel. Dette opfylder komponenternes forskellige krav til materialeegenskaber og opnår letvægtsudstyr med den laveste vægt, optimal struktur og bedste ydeevne. I udviklede lande som Europa og USA,laserskræddersvejsningbruges ikke kun i transportudstyrsindustrien, men anvendes også i vid udstrækning inden for områder som byggeri, broer, produktion af pladesvejsning af husholdningsapparater og stålpladesvejsning i valselinjer (pladeforbindelse i kontinuerlig valsning). Verdenskendte lasersvejsevirksomheder inkluderer Soudonic (Schweiz), ArcelorMittal Group (Frankrig), ThyssenKrupp TWB (Tyskland), Servo-Robot (Canada) og Precitec (Tyskland). Anvendelsen af lasersvejset emneteknologi i Kina er netop begyndt. Den 25. oktober 2002 blev Kinas første professionelle kommercielle produktionslinje til lasersvejsede emner officielt taget i brug. Den blev introduceret af Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding fra ThyssenKrupp TWB (Tyskland). Senere blev Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd. og andre virksomheder successivt sat i produktion. I 2003 realiserede udlandet dobbeltstråle-CO₂-lasersvejsning med tilsatstråd ogYAG-lasersvejsning af svejsetrådtil A318 aluminiumslegeringens nedre vægpanelstruktur. Denne teknologi erstattede den traditionelle nittede struktur, hvilket reducerede flykroppens vægt med 20% og sparede 20% af omkostningerne. Gong Shuili mente, at lasersvejsningsteknologi ville spille en betydelig rolle i transformationen og opgraderingen af Kinas traditionelle luftfartsindustri. Han ansøgte straks om en række relaterede forforskningsprojekter, organiserede et forskerhold og tog føringen i at introducere "dobbeltstrålelasersvejsnings"-teknologien i forskningsprojekter i Kina. Fra begyndelsen planlagde han at anvende denne teknologi til flyproduktion. Det kinesiske ekspertteam rapporterede den foreløbige teknologi til et flydesigninstitut og promoverede fordelene og gennemførligheden af dobbeltstrålelasersvejsning. Efter flere verifikationer og evalueringer besluttede designinstituttet at anvende denne teknologi til fremstilling af ribbede vægpaneler til et bestemt fly og opnåede dermed det oprindelige mål om at anvende "dobbeltstrålelasersvejsnings"-teknologi til flyproduktion. Det brød igennem nøgleteknologier såsom præcisionsstyring af lasersvejsning af svejsetråd til letvægtslegeringer, udviklede en integreret og innovativ hybrid svejseenhed til dobbeltstrålelaser-svejsetråd, etablerede Kinas første højtydende platform til svejsning af dobbeltstrålelaser-svejsetråd, realiserede dobbeltstråle- og dobbeltsidet synkron svejsning af T-samlinger i store tyndvæggede strukturer og anvendte det med succes til svejsefremstilling af vigtige strukturelle dele af ribbede vægpaneler til luftfart for første gang, hvilket spillede en vigtig rolle i udviklingen af Kinas nye fly. I 2003 bestod det første indenlandske online sæt af båndsvejsningsudstyr i stor skala, leveret af HG Laser, offline-godkendelsen. Dette udstyr integrerer laserskæring, svejsning og varmebehandling, hvilket gør HG Laser til en af verdens fjerdebedste virksomheder, der er i stand til at producere sådant udstyr. I 2004 vandt projektet "High-Power Laser Cutting, Welding and Combined Cutting-Welding Processing Technology and Equipment" af HG Laser Farley Laserlab andenprisen i National Science and Technology Progress Award, hvilket gør det til den eneste laservirksomhed i Kina med denne teknologis og udstyrs forsknings- og udviklingskapacitet. Med den hurtige udvikling af den industrielle laserindustri har markedet stillet højere krav til laserbehandlingsteknologi. Laserteknologien er gradvist gået fra enkeltstående anvendelser til diversificerede anvendelser. Med hensyn til laserbehandling er den ikke længere begrænset til enkeltstående skæring eller svejsning. Markedsefterspørgslen efter integreret laserbehandlingsudstyr, der kombinerer skæring og svejsning, stiger, og derfor er integreret laserskærings- og svejseudstyr opstået. HG Laser Farley Laserlab udviklede den integrerede skære- og svejsemaskine Walc9030 med et ultrastort format på 9×3 meter, som i øjeblikket er verdens største integrerede laserskærings- og svejseudstyr. Walc9030 er et storformat skære- og svejseudstyr, der integrererlaserskærings- og lasersvejsningsfunktionerDen er udstyret med et professionelt skærehoved og et svejsehoved, og de to bearbejdningshoveder deler én stråle. Numerisk styringsteknologi sikrer, at de ikke forstyrrer hinanden. Udstyret kan udføre to processer, der kræver skæring og svejsning, samtidigt. Det kan skifte frit mellem at skære først og derefter svejse, eller at svejse først og derefter skæring, hvilket realiserer både laserskærings- og svejsefunktioner med ét udstyr uden behov for yderligere udstyr. Dette sparer udstyrsomkostninger for applikationsproducenter, forbedrer bearbejdningseffektiviteten og bearbejdningsområdet. Desuden er bearbejdningsnøjagtigheden fuldt garanteret på grund af integrationen af skæring og svejsning, og udstyrets ydeevne er effektiv og stabil. Derudover har den overvundet vanskelighederne med termisk deformation af plader under skræddersvejsning af ultra-store plader og den stabile realisering af ultra-lange flyvende optiske veje. Den kan svejse to flade plader på 6 meter i længden og 1,5 meter i bredden på én gang, og den svejsede overflade er glat og flad uden yderligere efterbehandling. Samtidig kan den skære plader med en bredde på 3 meter, en længde på mere end 6 meter og en tykkelse på mindre end 20 mm i én formningsproces uden sekundær positionering. Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, har gennemført et internationalt samarbejde med IHI Corporation (Japan). Ved at følge den nationale videnskabelige og teknologiske udviklingsstrategi om "introduktion, fordøjelse, absorption og reinnovation" overvandt det adskillige nøgleteknologier.laserskræddersvejsning, udviklede Kinas første sæt komplette laserskræddersvejseproduktionslinjer i september 2006 og udviklede med succes et robotbaseret lasersvejsesystem, der realiserer lasersvejsning af plane og rumlige kurver. I oktober 2013 vandt en kinesisk svejseekspert Brook Award, den højeste akademiske pris inden for svejsning. Welding Institute (TWI, Storbritannien) anbefaler og nominerer hvert år kandidater fra mere end 4.000 medlemsenheder i over 120 lande og tildeler endelig denne pris til én ekspert som anerkendelse af deres enestående bidrag til videnskaben og teknologien bag svejsning eller sammenføjning og dens industrielle anvendelse. Denne pris er ikke kun en anerkendelse af Gong Shuili og hans team, men også en bekræftelse af AVIC's rolle i at fremme fremskridt inden for materialesammenføjningsteknologi.
## Strukturelle parametre
### Arbejdsudstyr Det består af en optisk oscillator og et medium placeret mellem spejlene i begge ender af oscillatorhulrummet. Når mediet exciteres til en højenergitilstand, begynder det at generere in-fase lysbølger, som reflekteres frem og tilbage mellem spejlene i begge ender og danner en fotoelektrisk sammenkædningseffekt. Dette forstærker lysbølgerne, og når der opnås tilstrækkelig energi, udsendes laseren. En laser kan også defineres som en enhed, der omdanner primære energikilder såsom elektrisk energi, kemisk energi, termisk energi, lysenergi eller kerneenergi til elektromagnetiske strålingsstråler med specifikke optiske frekvenser (ultraviolet lys, synligt lys eller infrarødt lys). Denne omdannelse kan let udføres i visse faste, flydende eller gasformige medier. Når disse medier exciteres i form af atomer eller molekyler, producerer de en lysstråle med næsten samme fase og næsten en enkelt bølgelængde - en laser. På grund af dens in-fase-egenskab og enkeltbølgelængde er divergensvinklen meget lille, og den kan transmitteres over en lang afstand, før den er stærkt koncentreret for at udføre funktioner som svejsning, skæring og varmebehandling. ### Klassificering af lasere Der findes primært to typer lasere, der anvendes til svejsning, nemlig CO₂-lasere og Nd:YAG-lasere. Både CO₂-lasere og Nd:YAG-lasere er usynligt infrarødt lys for det blotte øje. Strålen, der genereres af Nd:YAG-laseren, er hovedsageligt nær-infrarødt lys med en bølgelængde på 1,06 μm. Termiske ledere har en relativt høj absorptionshastighed for lys med denne bølgelængde, og for de fleste metaller er reflektiviteten 20%-30%. Den nær-infrarøde stråle kan fokuseres til en diameter på 0,25 mm ved hjælp af standard optiske linser. CO₂-laserstrålen er fjern-infrarødt lys med en bølgelængde på 10,6 μm. De fleste metaller har en reflektivitet på 80%-90% for denne type lys, så der kræves specielle optiske linser for at fokusere strålen til en diameter på 0,75-1,0 mm. Nd:YAG-laseres effekt kan generelt nå omkring 4.000-6.000 W, og den maksimale effekt er nu nået 10.000 W. I modsætning hertil kan effekten af CO₂-lasere nemt nå 20.000 W eller endnu højere. Højtydende CO₂-lasere løser problemet med høj reflektivitet gennem nøglehulseffekten. Når den materialeoverflade, der bestråles af lyspletten, smelter, dannes et nøglehul. Dette nøglehul fyldt med damp er som et sort legeme, der absorberer næsten al energien fra det indfaldende lys. Ligevægtstemperaturen inde i nøglehullet når omkring 25.000 °C, og reflektiviteten falder hurtigt inden for få mikrosekunder. Selvom udviklingsfokus for CO₂-lasere stadig fokuserer på udstyrsudvikling og forskning, handler det ikke længere om at øge den maksimale udgangseffekt, men om hvordan man forbedrer strålekvaliteten og dens fokuseringsevne. Derudover, når argon anvendes som beskyttelsesgas til CO₂-lasersvejsning med en effekt over 10 kW, inducerer det ofte stærk plasma, hvilket reducerer indtrængningsdybden. Derfor bruges helium, som ikke genererer plasma, ofte som beskyttelsesgas til højtydende CO₂-lasersvejsning. Anvendelsen af diodelaserkombinationer til excitering af højtydende Nd:YAG-krystaller er et vigtigt forsknings- og udviklingsemne, som i høj grad vil forbedre kvaliteten af laserstråler og skabe mere effektiv laserbehandling. Brugen af direkte diodearrays til at excitere og outputte lasere i det nær-infrarøde område har opnået en gennemsnitlig effekt på 1 kW og en fotoelektrisk konverteringseffektivitet på næsten 50 %. Dioder har også en længere levetid (10.000 timer), hvilket hjælper med at reducere vedligeholdelsesomkostningerne for laserudstyr. Udviklingen af diodepumpet faststoflaser (DPSSL)-udstyr skrider også frem.
Opslagstidspunkt: 27. august 2025
