高速激光焊的案例
高速激光焊
請問哪位大佬有高速激光焊的相關資料，我查找了焊接工程師手冊和焊接手冊沒有找到高速激光焊的相關知識，我想了解高速激光焊是否是自動激光焊，容易發生的焊接缺陷，使用什么樣的焊機，有相關資料可以推薦嗎
激光焊、攪拌焊、電子束焊、摩擦焊....不學習就被淘汰了！
01 激光焊接
激光焊接：
激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數，使工件熔化，形成特定的熔池。
▲對焊接件進行點焊固定
▲進行連續激光焊接
激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現，激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。
功率密度小于10~10 W/cm為熱傳導焊，此時熔深淺、焊接速度慢；
功率密度大于10~10 W/cm時，金屬表面受熱作用下凹成"孔穴"，形成深熔焊，具有焊接速度快、深寬比大的特點。
激光焊接技術廣泛被應運在汽車、輪船、飛機、高鐵等高精制造領域，給人們的生活質量帶來了重大提升，更是引領家電行業進入了精工時代。
特別是在大眾汽車創造的42米無縫焊接技術，大大提高了車身整體性和穩定性之后，家電領頭企業海爾集團隆重推出首款采用激光無縫焊接技術生產的洗衣機，先進的激光技術可以為人民的生活帶來巨大的改變。
02 激光復合焊接
激光復合焊接是激光束焊接與MIG焊接技術相結合，獲得最佳焊接效果，快速和焊縫搭橋能力，是當前最先進的焊接方法。
激光復合焊的優點是：速度快，熱變形小，熱影響區域小，并且確保了焊縫的金屬結構與機械屬性。
激光復合焊除了汽車薄板結構件的焊接，還適用于很多其它應用。例如將這項技術應用于混凝土泵和移動式起重機臂架的生產，這些工藝需對高強度鋼進行加工，傳統技術往往會因為需要其它輔助工藝（如預熱）而導致成本的增加。
展開 LSW激光螺旋焊
圖6 激光螺旋焊對性能的影響
提升剛度是豐田一直采用該工藝的原因之一，從2013年在LS上首次應用以來，就一直強調LSW對（門洞止口）剛度的提升作用。圖7為普銳斯的車身環狀結構示意。
圖7 普銳斯的側圍與C柱環狀結構
具體有沒有這么好的效果呢，不扯別的，我們來看看LSW的具體優點：
1
允許有板件間隙
傳統的激光焊接由于板材間隙問題，工藝可適應性相對較差，但采用螺旋焊可以吸收板材未貼合帶來的配合間隙對焊接的影響。
圖8 傳統激光焊接的缺陷
2
可快速焊接
激光螺旋焊每一點是0.3-0.8秒，比以往的點焊實現了更高速接合。由傳統的點焊改為激光螺旋焊，可以使焊接工程減少40%的時間。圖9為LSW對產線和二氧化碳排放量的影響。
圖9 傳統激光焊接的缺陷
3
可縮短焊接間距
傳統點焊會因為焊接間隔短而產生分流，進而導致焊接質量不穩定，但是LSW在焊接間距上沒有限制。
展開 技術 | 激光—電弧復合焊技術介紹
1.激光—電弧復合熱源焊接是什么？
基本原理
2.激光-電弧復合熱源焊接分類
激光—電弧旁軸復合
激光—電弧同軸復合
激光-TIG同軸復合
2.激光-等離子弧同軸復合
與傳統電弧焊相比：
●加熱區更窄，對外界敏感更小，引燃性好；
●密度更大，弧長更長；
●可旁軸復合，也可同軸復合；
●適合薄板對接、高速焊、鍍鋅板、鋁合金焊接。
激光—雙電弧復合
●焊接速度比一般的激光-MIG復合熱源提高33%，比埋弧焊提高800%。
●單位長度的能量輸入比普通的激光-MIG復合熱源減少25%，比埋弧焊減少83%，且焊接過程非常穩定，遠遠超過普通激光-MIG復合熱源的焊接能力。
3.激光是如何影響電弧能量傳輸的?
4.為什么要用激光-電弧復合熱源焊接？
提高熔深 激光與電弧相互作用吸引和壓縮電弧、提高電流密度，提高焊接熔深。
低成本 較低功率激光復合一定電流的電弧可獲得高功率等級激光器的焊接熔池。
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大幅面激光焊的數值仿真
激光焊本身對焊接結構件的總體變形影響是非常小的。但如果在一塊大尺寸薄板上，進行上百道次的激光焊接，則焊后變形也是較為明顯的，尤其是當這類結構件用于航空航天、軌道交通等安全性要求極高的行業中，在產品設計階段對其進行仿真計算，也非常具有實際應用價值。
下文介紹的，是將兩塊大尺寸薄板進行點焊連接的案例。
1. 跟所有的焊接仿真一樣，首先需要進行熱源校核。我們在simufact.welding中，進行局部焊點模型的建立，并調整高斯體熱源的輸入參數，進行焊點校核。
校核點焊熱源，分為丁字熔池和未焊透等情況，而在完整模型的計算中，則采用深熔模型。下圖所列的是丁字熔池。
2. 建立完整模型，1m×1.5m的兩板模型，上面均布600個點焊位置。依次按一定的順序進行點焊連接，每一個點焊位置均進行第一步中的小圓焊接進行固定。在simufact.welding中進行模型建立和求解計算，前后處理時間約6h，求解時間約6h。動畫如下所示。
3. 查看焊后變形。焊完冷卻后的變形如下所示，變形量放大了40倍。
4. 將焊后保留變形和殘余應力的模型，輸入simufact.forming進行切孔及內高壓漲形仿真，往兩板之間的未焊部位輸入高壓氣體使其鼓起，而在焊點位置仍然連接。該部分工作這里暫且先不做展示。
謝謝觀看，歡迎互相交流（334201866@qq.com）。
展開 電弧焊+激光熔覆混合金屬3D打印技術，德國弗勞恩霍夫Collar Hybrid
在混合工藝中，金屬絲末端與襯底之間的電弧被環形激光輻射包圍，就像被一個圓環（collar）包圍一樣，而且弧線不能突破這個環。這種新工藝得名于“強制引導”（forcedguidance），縮寫“COLLAR”指的是兩種工藝共同的同軸激光弧。
德國弗勞恩霍夫激光技術研究所正在使用新的系統技術進一步開發了金屬3D打印與環形激光束和電弧技術，德國亞琛工業大學焊接與連接研究所(ISF)正在使用它開發的混合焊接與環形聚焦和同軸送絲工藝。這兩個應用案例都是分布式交換機研究項目“KoaxHybrid”的一部分。
最初的測試結果顯示，新的混合工藝與電弧焊相比焊接效率提高了大約100%。另一種選擇是COLLAR工藝，這種光學技術可以在任何方向上進行焊接。此外，它還足以滿足厚板焊接的要求。
電弧和激光共同協作
在需要制造非常精細或者粗糙的結構時，這種工藝的參數比例還能夠根據實際情況進行調整。使用純激光工藝或多激光工藝(完全閉環電弧或低功率)，可以沉積以往頗具挑戰性的區域結構和精細結構；使用多電弧焊接工藝，則可以打造較粗的結構（如寬肋或沉積速率大的區域），且能夠以明顯更快、更經濟有效和更低的能量輸入進行沉積。
類似的構建策略也適用于鋁或銅等材料，以往這樣的操作通常需要昂貴得多的藍色或綠色激光光束源。例如，如果使用電弧來粉碎鋁氧化物層，其熔化溫度為2200℃。但下面的鋁層由于只有660℃的熔化溫度，就可以用更低的綜合功率來進行焊接或加工。
展開 激光焊模擬-熱源模型+附：ABAQUS與MSC.Marc焊接模擬的簡要對比
<p>近期將在技術鄰推出激光焊接的有限元模擬視頻教程，歡迎關注！</p><p>激光焊接的焊縫形貌為窄而深的“釘子狀”，通常使用復合熱源來實現，因此一般需要進行子程序開發。</p><p>下面對MSC.Marc和ABAQUS的激光焊接模擬進行簡要介紹：</p><ol><li>MSC.Marc：作為大型通用有限元軟件，在焊接模擬方面獨樹一幟，在很早的版本中就添加了焊接模塊（注意，非插件！！），提供了高斯面、雙橢球等常用焊接熱源，在設置焊接路徑和焊縫填充的設置上非常方便，其中焊縫填充過程提供了生死單元法和靜態單元法兩種方案。Marc從2016版開始，添加了柱狀熱源，將其與高斯面熱源復合，可作為激光焊的熱源模型。但是該熱源的熱流密度在厚度方向上是均勻的（沒有衰減），這與實際情況不符。常用的高斯面熱源與高斯旋轉體熱源復合而成的激光焊熱源模型，仍然需要子程序開發。</li><li>ABAQUS：同樣作為大型通用有限元軟件，與Marc同出一家，用戶眾多。在激光焊接模擬，甚至普通的焊接模擬方面，都需要子程序二次開發來實現。6.14版本時代，abaqus推出過一款插件AWI，功能還算不錯，但無奈ABAQUS求解器不支持逐漸激活，導致每焊接一步，就要建立1個（或2~3個）step，對于焊縫較多的仿真，很不方便；另外，該插件不支持選擇熱源模型，只能將焊縫單元設置為某一溫度（比如熔點）。從2016版開始，ABAQUS求解器支持了逐漸激活（EPA，ELELMENT PROGRESSIVE ACTIVATION），以實現經典應用場景：焊接與3D打印；但熱源模型和逐漸激活全都需要子程序開發，本人對新版本探索了一段時間，仍然覺得非常懵逼。
展開 超高速激光熔覆，來點不一樣的......
激光熔覆與工業中常用的堆焊、熱噴涂和等離子噴焊等相比，激光熔覆有著下列優點：
基體與熔覆層結合強度高、熱影響區小、熔覆層與基體晶粒細小效率高、節約昂貴材料、可制備梯度功能材料、激光熔覆技術可控性好，易實現自動化控制，覆層質量穩定。
超高速率熔覆技術是通過同步送粉添料方式，利用高能密度的束流使添加材料與高速率運動的基體材料表面同時熔化，并快速凝固后形成稀釋率極低，與基體呈冶金結合的熔覆層，極大提高熔覆速率，顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等工藝特性的工藝方法。
適用于電力、航空、航天、兵器、核工業、汽車制造業中需要改善性能的零件。根據工件的工況要求，熔覆各種設計成分的金屬或者非金屬，制備耐熱、耐磨、耐腐蝕、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表面覆層。
超高速激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術，它可以在金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，降低成本，節約貴重稀有金屬材料，因此，世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視．
熔覆工藝：激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
預置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式最為常用。
同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進行同步送料。
預置式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理－－－預置熔覆材料－－－預熱－－－激光熔化－－－后熱處理。
同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預處理－－－送料激光熔化－－－后熱處理。
展開 超高速激光熔覆技術： 為中國綠色制造再添新動能
這一優勢互補可進一步推動超高速激光熔覆技術在‘一帶一路’沿線國家的應用。”
成果轉化市場前景廣闊
“我們希望用超高速激光熔覆技術直接對接中國的市場需求，實現綠色先進制造，在節省生產成本的同時，提高產品的使用周期。”這正是洪臣選擇來中國的初衷。他介紹：“普通的激光熔覆技術速率是0.5—2米/分鐘，而超高速激光熔覆技術可達到50—200米/分鐘，鍍層速度至少提高了100倍。超高速激光熔覆技術的另一個優點是：目前可以在零件表面制備大規模的同成分涂層，這將有可能生產出在生命周期內不會磨損的創新零件。”
目前，北京煤礦機械裝備有限責任公司正計劃與中國機械科學研究總院以及亞琛聯合科技公司開展三方戰略合作，針對煤機液壓支架立柱表面的耐腐蝕涂層制備技術進行工藝研發。該技術以10倍以上的效率在零件基體上制備了不同厚度的耐腐蝕涂層，已經通過標準鹽霧試驗測試(GBT 10125-2012)，耐腐蝕性評級達到國標(GB_T6461-2002)9級水平。
“我們有產品升級和制造技術提升、淘汰落后技術的需要。超高速激光熔覆技術在高質量性能基礎上的高效率、成本適中和制造過程中的綠色環保，以及技術今后的拓展空間讓我們感興趣。”杜春海表示，“其在增材制造、零件再制造以及復合性能材料研發、高端零件價值性能提升和降低成本等方面都有著廣闊的應用前景，將進一步提升我國制造行業的水平。”
經過半年的奮戰，全球第一臺超高速激光熔覆設備已由亞琛聯合科技公司按照中國機械科學研究總院先進制造技術研究中心的技術需求交付完成，第一臺樣機將用于中德雙邊開展大量的可行性研究以及小批量生產。“相信不久大家就可以看到超高速激光熔覆技術在國內的應用實例。”王淼輝認為，超高速激光熔覆技術的發明是增材技術發展歷程中的革命性一步，它在未來將會極大地刺激金屬3D打印技術的產業化應用。
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