高亮度光纤激光器（光束参数乘积[BPP] 高功率、高亮度光纤激光器使远程激光扫描(RLS)应用飞速发展。相比其他技术，RLS具有更强的灵活性和更快的加工速度，并且极大程度的缩短了大尺寸工件的加工周期。 高亮度光纤激光器 传统光纤激光器采用光纤耦合技术将多束激光输出耦合在一起，导致输出激光的亮度更低。而恩耐nLIGHT altaTM新一代光纤激光器采用了创新型架构，通过将泵浦二极管和驱动器合并在独立的泵浦模块中，增益光纤安装在可配置的增益模块中，可以输出8kW 以上的激光功率。增益模块基于新颖的主振荡器/功率放大器 (MOPA) 设计，可以实现高亮度激光输出。此外，恩耐激光器还采用了可靠的集成式返射隔离器来保护所有模块免受返射光的影响，可以对高反材料进行满功率、不间断、稳定的加工。这两项技术创新在RLS 应用中起到了至关重要的作用。 RLS 系统的设计关键在于扫描头的工作距离、焦斑尺寸以及扫描范围。使用高亮度光纤激光器的一个好处就是它能够增大工作距离和扫描范围，同时能够获得更小的焦斑尺寸，以提高焊接速度和增大焊接熔深。表中所列的两个商用RLS 扫描头产品（SCANLAB IntelliWELD 和 IntelliSCAN）展示了更高亮度激光的好处（50μm 光纤芯径）。从此例可以看出，扫描头工作距离可以增加 50% 以上，同时焦斑尺寸可以缩小14%。nLIGHT 激光器可以提供功率高达 8kW 的高亮度输出。 远程激光焊接 焊接解决方案的选择对于每个应用来说都是一个复杂的问题。一般来说，短焊缝数量越多，并且分布在较大的面积上（例如门、座椅结构以及汽车总成的车体部件）。相比固定光学头焊接，远程激光焊接（RLW）的优势也更大。图 1 为采用RLW 技术后加工周期缩短高达 50% 的案例。示例同时涵盖了高密度焊缝焊接、精密焊接 (a, b) 以及具有多条焊缝的大尺寸结构焊接等情况。尤其是我们从 (c) 中看到，此部件的部分焊缝从顶板一直延续到底板。这种类型的结构采用传统焊接头进行焊接并不容易实现。图1. 汽车总成需要将一组管子的末端焊接到一个较大的结构 (a)。(b) 例所示为大型（约 30 × 60cm）汽车座椅结构，这是一个多层结构，要求在顶部进行焊接，并通过孔焊接到部件的底层 (c)。 此外，RLW 可以为焊接工艺控制提供很多先进功能，例如，如果需要使焊接点在焊接区域内进行摆动，或加工过程包含复杂的焊接形状（圆形，C形等），采用扫描方式的加工速度和精度会比使用机器人进行小幅度高速运动的效果更好。RLW 扫描头的扫描速度可以达到每分钟90至180m，而传统机器人的运动速度较大只有约 10m/min。 高亮度光纤激光器加工高导热材料时，较好是采用小光斑，以保持焊接小孔的稳定，但此加工方式可能会使加工过程过于剧烈，产生大量焊接飞溅。实验证明，高亮度激光器配合远程扫描头的高速定位，显著减少焊接飞溅，这是通过光束摆动确保焊接小孔稳定来实现的。图 2 表明，焊接铜、铝时，如果不使用光束摆动模式，焊接飞溅将会很严重。一旦采用高频摆动光束，焊接飞溅就会减少。此外，恩耐激光独创的抗高反技术在此应用中也不可或缺，通过安装一个保护装置，避免设备受到返射光的伤害。加工铜和铝这类高反射金属时，返射光是不可避免的，传统激光器由于对返射光的天然敏感性，可能会导致加工不稳定和破坏性自动关机，甚至报废。图2. 无光束摆动 (a) 和有光束摆动 (b) 的纯铜焊接飞溅情况观察结果，摆动优化显示无焊接飞溅 (c)。(d-f) 所示为对铝材进行光束摆动应用的效果，焊接飞溅减少。（图：德国德累斯顿 Fraunhofer IWS 以及 SCANLAB）。

一、稀土激光材料 激光是一种新式光源，它具有很好的方向性和相干性，并且能够到达很高的亮度。与激光技能相应开展起来的各种晶体，如非线性晶体，能对激光束进行调频、调幅、调偏及调相效果;能批改传输过程中激光图画的畸变;热电勘探晶体能活络地勘探到红外光等。这些特性使激光很快就运用到工、农、医和国防部分。 激光与稀土激光材料是一起诞生的。到现在为止，大约90%的激光材料都涉及到稀土。自从1960年在红宝石中呈现激光以来，同年就发现用掺钐的氟化钙(CaF2:Sm2+)可输出脉冲激光。1961年首要运用掺钕的硅酸盐玻璃取得脉冲激光，从此拓荒了具有广泛用处的稀土玻璃激光器的研讨。1962年首要运用CaWO4:Nd3+晶体输出接连激光，1963年首要研发稀土螯合物液体激光材料，运用掺铕的酰的醇溶液取得脉冲激光，1964年找出了室温下可输出接连激光的掺钕的钇铝石榴石晶体(Y3Al5O12:Nd3+)，它已成为现在取得了广泛运用的固体激光材料，1973年初次完成铕-氦的稀土金属蒸气的激光振动。由此可见，在短短的十多年里，稀土的固态、液态和气态都完成了受激发射。在激光作业物质中，稀土已成为一族很重要的元素。这都与它具有特殊的电子组态、许多可运用的能级和光谱特性有关。 稀土激光材料可分为：固体、液体和气体三大类。但后两大类因为其功能、品种和用处等远不如固体材料。所以一般说稀土激光材料通常是指固体激光材料。固体材料分为晶体、玻璃和光纤激光材料，而激光晶体又占主导地位。 二、稀土固态激光材料 1.稀土晶体激光材料 现在已知约有320种激光晶体，主要是含氧的化合物或含氟的化合物，其间约290种是掺入稀土作为激活离子的，即稀土激光晶体约占90.6%，稀土中已完成激光输出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等，虽然激光晶体许多，但重要的只要数十种，而有用的更少。典型的、优秀的激光晶体有如下几种： (1)稀土石榴石体系(YAG) YAG是现在国内外研讨、开发和运用最活泼的体系，其间掺钕钇铝石榴石晶体(YAG∶Nd)功能最好，用处最广，产值最大。它用作重复频率高的脉冲激光器。近年来开发了功率更高的掺钕和铬的钆钪镓石榴石。 (2)掺Nd的铝酸钇体系 YAlO3∶Nd(YAP∶Nd) YAP属正交晶系，具有各向异性，故可运用晶体的不同取向而得到不同的激光特性。别的YAP晶体的长生速度比YAG快。输出功率不易饱满。其缺陷是在高温下存在相不稳定性，热膨胀系数各向异性，致使晶体在生长过程中易呈现开裂、色心和散射颗粒等缺陷。 (3)钇(YLF)激光材料 YLF是一种优秀的激光基质，其间许多稀土激光离子都完成了激光输出。它的长处是受光辐照后，不发生色心而变色，基质吸收的截止波长移向短波。YLF：Nd晶体荧光寿命长，发射截面积大，合适二极管的泵浦的激光晶体。 2.稀土玻璃激光材料 在玻璃中可发生激光的稀土激活离子比在晶体中少，现在已知有Nd、Er、Ho、Tm等三价离子。稀土玻璃激光材料的长处是：易于制备，运用热成型和冷加工工艺可制得不同巨细尺度和形状的玻璃，灵活性比晶体大，既可拉成直径小至微米的纤维，又可制成几厘米直径和几米长的棒或圆盘。稀土玻璃是现在输出脉冲能量最大、输出功率最高的固体激光材料，用这种激光材料制成的大型激光器用于热核聚变的研讨中。 3.化学计量激光材料 在这类激光材料中，稀土激活离子不是以掺杂的办法参加的，而是作为晶体的组分之一。其潜在的运用是用于集成光学、光通讯、测距，将来光计算机与半导体激光器将有一番竞赛。 4.稀土上转化激光材料 现在完成的激光波长主要是红和红外波段，极缺蓝和绿激光波段，使激光的开展和运用受到影响。除倍频技能使长波长的激光转变为短波长激光外，近年来，人们运用发光学中的反斯托克斯效应，大力开展上转化激光材料，并使之到达有用化、商品化。 5.稀土光纤激光材料 跟着集成光学和光纤维通迅的开展，需求有微型的激光器和扩展器。90年代起，信息高速公路对信息的传输提出了更高的要求，多媒体技能要求能一起传送图、文、声、像，并且是高度明晰的声、像。信息高速公路要到达象样的高速，一般的光纤通讯技能传送信息的速度差之甚远，期望能以超高速、超长间隔办法传送信息需求跨过许多技能上的妨碍，其间之一就是怎么弥补在长间隔传送过程中光衰减的能量。所以光信号直接扩展就成为尚待处理的课题。其间掺铒的光纤扩展器能直接扩展光信息，进行大容量、长间隔通讯，使光纤通讯取得长足开展。 近年来对掺铒的光纤扩展器的研发取得了很大的发展。将铒掺入普通石英光纤，再配以980纳米、1480纳米的两种波长的半导体激光器，就根本构成了直接扩展1550纳米光信号的光扩展器。铒从高能态跃迁至基态时发射的光弥补了衰减的信号光，起到光扩展的效果。为防止无用的吸收，光纤中铒的掺杂量为几十至几百ppm，并且，在光密度高的芯的中心部分掺杂可取得高增益。 三、稀土激光材料的运用器材 1.YAG∶Nd激光器 这是用量最多、最老练的激光晶体，对其需求占激光晶体的90%左右，在未来5年内仍为主体。材料加工是激光器巨大商场之一。CO2激光器与YAG∶Nd激光器在材料加工方面供应量之比为2∶1。 2.光存贮激光器 作为信息高速公路重要组成部分，商场潜力十分巨大，其间一部分归于光存储。进步存储密度的办法是用更短波长的激光，现在最佳挑选是808微米的LED泵浦YVO4∶Nd晶体。 3.2微米激光器 Ho和Tm激光器有很大的商场潜力。因为Ho和Tm激光输出波长在2微米左右，与水的吸收峰相挨近，有极好的对人体安排切开和凝血效果，能够用普通光纤传输，是抱负的手术激光光源。美国已同意20多种2微米激光在医疗临床运用。可治疗多种疾病。2微米激光对人眼安全，大气穿透好，可作为激光雷达光源，其归纳功能优于YAG∶Nd和CO2激光器。 4.LED泵浦的固体激光器 LED泵浦固体激光器其功率比灯泵浦进步10倍，全固体化可靠性进步100倍，在光存储、微细加工、有线电视、遥感、雷达等科研方面有巨大商场。LED泵浦激光材料现在主要有YAG∶Nd、YAG∶Tm、YVO4∶Nd、Y2SiO5∶Nd等。 四、稀土激光材料开展方向 稀土材料是激光体系的心脏，是激光技能的根底，由激光而开展起来的光电子技能，不只广泛用于军事，并且在国民经济许多范畴，如光通讯、医疗、材料加工(切开、焊接、打孔、热处理等)、信息贮存、科研、检测和防伪等方面取得广泛运用，构成新工业。在军事上，稀土激光材料广泛运用于激光测距、制导、盯梢、雷达、激光兵器和光电子对立、遥测、精细定位及光通讯等方面。进步和改动各军种和军种的作战才能和办法，在战术进攻和防护中起重大效果。高功率激光材料可配备激光致盲兵器，以及光电对立等兵器。光发射二极管(LED)泵浦的激光晶体制成的激光器输出光束质量好，非线性移频功率高，可把毫瓦级的激光移频到蓝光、绿光和红光区，用于光存贮、显现、遥感、雷达和科研等。1985～1986年全世界的激光器的供应额从4.6亿美元增加到1996年的15亿美元。均匀年增长率为11%。激光产品供应额的散布：美国占45%、欧洲占30%、太平洋区域占25%。供应额占前六位运用范畴是材料加工、医疗、光通讯、科学研讨、光存储和丈量设备。到下世纪初，光通讯、光存储和信息高速公路等光电子技能将得到飞速开展。我国激光工业的供应额从1985年的0.6亿元上升到1994年的5.82亿元。均匀每年以32%的速度递加。

铝合金激光焊接最为引人关注的特点是其高效率，而要充分发挥这种高效率就要把它运用到大厚度深熔焊接中。因此，研究和使用大功率激光器进行大厚度深熔焊接将是未来发展的必然趋势。大厚度深熔焊更加突出了小孔现象及其对焊缝气孔的影响，因此小孔形成机理及其控制变得更加重要，它必将成为未来学术界及工业界共同关心和研究的热点问题。    改善激光焊接过程的稳定性和焊缝成形、提高焊接质量是人们追求的目标。因此，激光-电弧复合工艺、填丝激光焊接、预置粉末激光焊接、双焦点技术以及光束整形等新技术将会得到进一步的完善和发展。     另外，有人发现在CO2激光焊接熔池中存在几安培的固有电流，焊接区的外加磁场会影响熔池的流动状态以及光致等离子体的形态和稳定性。因此，采用某种形式的磁场有可能改善铝合金激光焊接过程的稳定性和焊缝质量。所以，采用辅助电流，通过其形成的电磁力控制熔池流动状态，从而改善焊接过程的稳定性，提高焊缝质量，也可能会受到更多研究者的关注。

2月22日消息： 引言　　镁的密度是1.78×103kg/m3，为铝的2/3，钢的1/4。镁合金具有高的比强度、比刚度、导热性、可切削加工性和可回收性，被称为21世纪的“绿色”工程材料。近年来，镁合金材料在各种机壳、“陆海空”交通运载工具、国防工业等方面获得了广泛的应用，随着镁的提炼及深加工技术的发展，镁合金材料已成为继钢铁和铝之后的第三大类金属材料，在全球范围内得到快速发展。　　本文在综述国内外镁合金激光切割、激光焊接、激光表面改性等技术的基础上，对镁合金的激光加工技术进行了研究。　　1 激光与镁台金材料的作用机理　　镁合金材料的激光加工是基于光热效应的热加工，前提是激光被镁合金材料吸收并转化为热能。从原子结构理论分析，激光对金属材料的作用是高频电磁场对物质中自由电子的作用，材料中的自由电子在激光诱导作用下发生高频振动，通过韧致辐射，部分振动能量转变为电磁波向外辐射，其余转化为电子的平均动能，再通过电子与晶格之间的驰豫过程转变为热能。　　不同材料对于不同波长的激光的吸收有很大的差别，吸收率AN。 　　3 镁合金的激光焊接技术　　镁合金的焊接性能不好，是制约镁合金应用的技术瓶预之一。相比传统焊接方法，激光焊接具有焊接速度快、热输人低、焊接变形小的特点。镁合金激光焊接技术的研究处于起步阶段，国内外对镁合金的激光焊接研究主要集中在镁合金的连续CO2激光焊接和固体脉冲YAG激光焊接两个领域。　　德国的R.S.Coe1h。等Coelho用2.2kW的Nd:YAG激光器焊接了2mm厚的AZ31B镁合金。得到了表面成形好、气孔少、HAZ区小且无品粒明显长大的焊缝。加拿大的H.Al-Kazzaz等用4kW的Nd:YAG激光器成功焊接了2mm-6mm厚的ZE41A。焊接过程中激光功率过高或过低都会导致加工表面功率密度降低，问时焊接形式从小孔聚焦转变为部分聚焦，最后为热传导模式。　　激光复合热源焊接作为新型焊接技术日益受到关注，宋刚等用400W固体脉冲YAG激光加旁轴式TIG作为焊接复合热源，首次成功焊接2.5mm厚AZ31B镁合金板材，复合焊接的熔深可达TIG单独焊接的2倍、激光单独焊接的4倍，且焊缝与母材抗拉强度(240MPa)相当。为了提高镁合金材料在焊接过程中对激光的吸收率，孙昊等用500W固体脉冲YAG激光器研究了活性剂对镁合金激光焊接过程的影响，氧化物和氯化物能够增加镁合金激光焊接的熔深和深宽比，原因是活性剂微细粉末在激光作用初期增加了对激光能量的吸收。　　我们已经进行了镁合金薄板的激光焊接和激光复合焊接，目前正在研究中厚板的激光焊接，为工程实践提供理论支持。　　4 镁合金的激光表面改性技术　　随着激光表面改性技术的不断完善，镁合金激光表面处理在镁合金表面耐蚀性、耐磨性等方面的应用越来越受到国内外研究者的重视。激光表面改性技术分为激光表而重熔、激光表面合金化及激光表面熔覆等。　　4.1 激光表面重熔　　镁合金激光表面重熔使材料表面组织晶粒细化、显微偏析减少、生成非平衡相，进而引起表面强化，使合金表面耐磨性增加。　　巴基斯坦的Ghazanfar Abbas等利用1.5kW的半导体激光器对AZ31和AZ61镁合金进行表面熔凝处理，AZ31的硬度由基体的65HV提高到熔凝层的120HV, AZ61的硬度由基体的70HV提高到熔凝层的140HV，且磨损量都降低了一半，提高了其耐磨性。　　高亚丽等用800W的CO2激光器对AZ91HP镁合金进行了激光表面熔凝处理。与原始镁合金相比，熔凝层的硬度约提高90%左右，耐磨性提高78%，耐蚀性显著提高。这是枝晶细化和熔凝层中相对较多的共同作用。我们用5kW横流CO2激光器研究了AZ31B的激光熔凝技术，微观组织见图2，可以看出，熔凝区晶粒比母材明显小很多。　　4.2 激光表面合金化　　国内外在镁合金表面采用合金化处理的研究较少，主要的研究是利用注人硬质颗粒来提高合金化层的耐磨性。　　印度的Majurndar J D等利用l0kW连续CO2激光器对MEZ采用Al+Mn，SiC和Al+Al2O3合金粉末进行表面合金化处理，硬度由基体的35HV提高到合金化层的270HV，由于硬质相SiC的存在，同时耐磨性得到了提高。　　陈长军等使用5kW的CO2激光器对表面上预置了Al-Y粉末的ZM5进行了合金化处理，涂层硬度可达到250HV-325HV，而基材的硬度仅为80HV-l00HV。同基材相比，激光处理后的涂层耐蚀性得到显著提高。　　4.3 激光表面熔覆　　与激光熔凝、激光合金化相比，国内外对于镁合金激光熔覆研究相对较活跃，镁合金激光熔覆主要围绕提高镁合金的耐磨和耐蚀性进行。　　德国Maiwald T等用Al+Cu，Al+Si和AlSi30合金粉末对AZ91E和NEZ210进行激光熔覆，Al+Si熔覆层的耐蚀性好于Al+Cu熔覆层，AlSi30熔覆层的耐蚀性最好。德国Bakkar A在碳纤维强化的AS41表面上激光熔覆Al-S，粉末，得到了与基休有良好交界区的熔覆层，且熔覆层的耐蚀性提高了。　　黄开金等采用3.5kW激光器在AZ9ID表面有效地熔覆了非晶复合粉末Zr-Cu-Ni-Al/TiC，在非晶和金属间化合物的作用下，熔覆层的硬度由基材的100HV0.1提高到850HV0.1左右，硬度提高了7倍左右，加人TiC后，硬度更是提高了9倍左右，同时熔覆层的耐磨性较基材提高了16倍。　　通过表面改性来改善镁合金结构服役性能是一个重要的手段，将会成为镁合金研究的重要方向之一，但这方面的工作，还远远做得不够，可供实际借鉴的研究更是屈指可数。　　5 镁合金激光加工的进一步研究　　镁合金材料已经引起了世界各国研究与开发的兴趣，但是70%左右的镁合金材料主要以铸件或压铸件的形式被应用，只有10%左右用压力加工方法加工成厚板、薄板、棒材和型材、锻件和模锻件等，因此，开发镁合金的深加工是必然趋势。机电之家。　　其中：c0为光速，c0=3×108m/s为入射激光的波长；为金属材料的导电率。　　从式(1)可以看出，被加工材料一定时，激光的波长越短，材料对激光的吸收越多。金属中的大量自由电子由于集肤效应的作用，阻碍激光能量深入材料内部，使之大部分被反射掉，所以一般材料对CO2气体激光(λ=10.6μm)的吸收比对YAG固体激光(λ=1.06μm)的吸收低。当激光波长为一恒定值时，材料对该激光束吸收率的大小取决于材料的导电率，导电率越大，材料对激光的吸收越少。所以，镁合金材料对激光的吸收比一般金属材料对激光的吸收要低．这是对镁合金材料进行激光加工的难点之一。　　2 镁合金的激光切割技术　　切割是镁合金材料深加工的首要环节，良好的切割质量是材料深加工的保证。与传统切割方法相比，激光切割具有更高的切割精度、更低的粗糙度和更高的生产效率。目前，国内外对镁合金激光切割的研究尚属鲜见。　　我们利用500W固体脉冲Nd：YAG激光对4mm厚AZ31B镁合金板材进行了切割工艺研究。激光切缝窄细，上缝宽0.45mm、中缝宽0.22mm、下缝宽0.35mm，切缝垂直度为0.05mm，切面波纹小且分布规露。热影响区不明显，切缝的整体宽度约为空气等离子弧切割的1/4。但是，切缝的下表面有轻微的氧化现象，切面有80μm厚的组织形貌为等轴晶的重熔层。工艺研究得出的结论是:切缝宽度随着放电电压、脉冲宽度、脉冲频率的增大而增大，切割速度与辅助气体对切缝宽度的影响不大。图1为AZ31B镁合金激光切割宏观形貌和微观组织照片。   (miki)

导读　　　　本文扼要阐明铝合金的使用特性及焊接特性，从焊接预备，加焊缝维护气，选用双光斑激光焊，激光填丝焊或激光-MIG复合焊，工艺参数调理等方面阐明铝合金激光焊的质量确保办法，工业生产中还能够凭借现有的高端激光头来安稳焊接质量。　　　　关键词：铝合金；焊接；激光焊；双光斑；复合焊　　　　铝合金使用特性：　　　　铝合金因原料轻，耐腐蚀，低温功能和机械归纳功能好而广泛使用于航空、航天、轿车、机械制作、船只及化学工业等很多范畴。跟着近年国家对节能经济的寻求，铝合金的需求又上了一个台阶。现在，轿车行业中适用铝合金首要有Al-Mg(5000系列)、Al-Mg-Si(6000系列)及Al-Mg-Zn(7000系列)三大系列，轿车外壳多用耐蚀可焊的5000系合金，而梁柱等强度要求较高的部位则用6000系或7000系合金。研讨标明，选用铝合金材料恰当减轻轿车的分量能够把油耗下降37%；悬挂设备的负荷下降18%；振荡强度下降5%。在各大轿车厂加大对铝合金加工研制与制作投入的一起，铝合金的焊接又成为一个不得不处理好的根底问题。　　　　铝合金的焊接特性：　　　  现在，首要选用TIG焊、MIG焊等惯例办法来焊接铝合金。选用惯例办法焊接，热输入量大导致焊缝广大且熔深较浅，铝合金导热快，冶金时高温溶解很多的氢来不及溢出发生孔(溶入熔池中的氢分出构成的气孔，称为冶金气孔；未彻底熔化的氧化膜中的水分因受热分化分出氢构成的气孔，称为氧化膜气孔)；因为冶金速度快焊缝金属晶粒粗大，焊接接头软化可使强度削减到达40%；铝合金熔点低而导热快，熔融金属流动性差而使焊缝成型不漂亮；受热面积大，加工材料简单变形而影响加工尺度精度。铝合金惯例焊接质量难以确保，且焊接速度难以满意批量生产要求。　　跟着激光加工使用普及化水平的进步，选用激光焊接铝合金，热输入量小且热源会集，特别是光纤激光器面世后，激光焊接铝合金的能量密度愈加会集，激光波长更短，高反射得到改进。经过激光填丝，激光-MIG复合焊，双光斑激光焊等工艺，可显着改进铝合金焊接的成型作用，且焊接质量得到改进。　　　　无论是何种焊接办法，铝合金焊接前预备工作是必不可少的，对铝合金的焊接质量影响很大。焊接前对铝合金件表面进行或擦试，以铲除表面所吸附的水或油等杂质。为避免工件在空气中被氧化，需求对工件进行机械打磨或化学处理并烘干，以赶快完结焊接。为了加速铝合金焊接时的熔池流动性，能够在铝合金工件焊接反面加垫铜板以改进焊缝成型。焊接时，选用Ar气维护，阻隔空气，能减小气孔的发生。  　　　　激光焊铝合金优化质量具体措施：　　　　铝合金激光焊接开端时，存在高反射现象，严峻影响材料对激光能量的吸收，而波长越短，材料对光的吸收就越好，因而，光纤激光比CO2激光对铝合金的吸收要好。光纤激光的光束形式也会比CO2激光好，能量密度愈加会集。一旦材料开端吸收光能，对液态金属对光的反射率就显着下降。　　　　选用双光斑激光焊，能够显着改进气孔率，首要是因为选用双光束进行焊接时，两束光构成一个相对较大的匙孔，进步了匙孔的安稳性，有利于气体的逸出；比较于串行双光束，选用并行双光束焊接时，熔池内部温度梯度更小，下降了液态金属凝结速度，延伸气泡的逸出时刻，有利于减小气孔倾向；并行双光束激光焊也能进步送丝的安稳性，对安稳焊接质量有利。　　 选用激光填丝焊，比较铝合金激光自熔焊，能够得到更好的成型。激光填丝焊能够兼容激光焊的高能量密度和填丝焊的高桥接才能，关于有必定空隙的焊缝，能够确保杰出的成型作用。并且经过不同的填充材料的挑选，能够对母材进行不同的化学冶金，起到必定合金元素弥补且强化的成效。　　　　选用激光复合焊，经过激光与电弧的复合，能够有用消除激光焊构成的等离子体的影响。经过光丝距离、吹气、焊视点等参数的调理，能够取得漂亮的焊缝，并且关于厚板无需开坡口或只需开小坡口就能够构成杰出的焊缝。　　 选用适宜的焊接工艺参数，能够确保焊接质量。图8为6061铝合金激光填丝焊接的激光功率和焊接速度的优化参数规模联系图。从该图中能够看到，激光功率和焊接速度的优化匹配参数曲线呈直线式上升，斜率根本坚持不变。每一个给定的激光功率值，在优化参数曲线上都有一个优化的焊接速度与之对应，且焊接速度可在必定规模内改变仍能取得成形质量好的焊缝，此区域归于焊接安稳区。在某一功率值时，当焊接速度过大，热输入变小，铝合金板材不能焊透，此刻焊接速度过大则向上超越安稳区规模，归于未熔透区；当焊接速度过小，热输入过大，熔池下塌严峻，此刻归于熔池崩塌区。要取得安稳的焊缝成型，需求匹配适宜的焊接工艺参数。　　（本文由武汉法利莱切焊系统工程有限责任公司高级工程师沈义供给，感谢作者的大力支持！）

近几年快速发展的铝合金激光焊接技术将铝合金应用推广的更加广泛，该技术能够将两种热源的优点同时结合起来，同时又能弥补各自的不足，是一种新型的焊接方法，越来越备受人们的欢迎。　　　　1 铝合金及其焊接的概述　　　　铝和铝合金都具有非常优良的性能，比如比强度高、耐腐蚀性强，在许多的产业中都具有非常广泛的应用，尤其在国防工业、机械等产业，并且铝合金属于有色金属，在应用的过程中需要进行焊接，所以随着科学技术的飞速发展，铝合金的焊接技术的研究也越来越深入。因此，激光焊接技术是科学技术的一大进步。　　　　激光焊接技术的概述：激光焊接作为一种新型的焊接技术，焊接热源直接是激光，既可以避免能源的浪费，又可以大大地提高焊接的效率。同时，激光焊接把机器人或者是数控机床作为运动系统，减少人员的参与，可以减少劳动力的浪费，提高焊接的效率。激光热源除了具有可再生性和清洁无污染的优点之外，还可以高度的聚焦和良好性能的传输，因此可以将能量全部汇聚集中于一点，避免热量的散失和浪费。所以，激光焊接能够提高焊接的效率和速度以及焊接的质量。因为激光焊接的光束是通过脉冲或者连续的激光束来实现的，因此当激光束直接照射铝合金的表面时，能够把金属表面的热量迅速扩散到铝合金的内部，使铝合金快速的熔化形成一条焊缝，同时在融化后的金属上形成一种反作用力，较终将熔化的铝合金表面向下凹陷形成小孔。这个小孔具有强大的功效，可以全部吸收激光光束照射时产生的能量，并同时产生高温蒸汽，蒸汽压力与壁层表面的张力形成一种动态的平衡。　　　　1.1 激光焊接的功率　　　　激光焊接具有一定的功率，只有当焊接功率达到一定的高度时，才能让焊接得以稳定、持续的进行，否则焊接只能在铝合金的表面进行工作，使得铝合金表面发生熔化，从而焊接不能成功的进行。激光焊接的功率可以达到将铝合金表面以及内部全部焊接的高度，甚至比此还要高，所以激光焊接铝合金级可以提高效率和速度以及质量。　　　　1.2 激光焊接的速度　　　　因激光焊接功率高，所以焊接时速度也相应得到提高，焊接的速度不断提高能够使得熔深不断减小，相反，如果速度减慢，就会使铝合金被过度的焊接甚至被焊接穿透，因此，选择激光焊接可以降低焊接失败的比例从而大大降低焊接成本。　　　　1.3 激光焊接的优势　　　　提高能量密度、提高焊接质量、增加焊接的精度和密度、焊接的效率速度高、焊接成本较低、可以在特殊条件下进行焊接、焊接时对铝合金其他部位影响小。　　　　2 激光焊接在各个领域中的应用　　　　2.1 在石油管道中的应用　　　　在石油管道中，应用铝合金管道可以增加管道的口径、增厚石油管道的管道壁，让管道能够在一定时间内运输更多的石油。石油的运输具有非常高的危险性，如石油发生泄漏，会造成难以估计的财产损失、人员伤亡以及环境的污染和地下水的污染，因此铝合金管道在焊接时一定要特别注意，提高焊接的质量，激光焊接在此时就可以发挥巨大作用，通过激光焊接，可以控制符合焊接的工艺，可以在不用开坡口的前提下进行焊接的操作，焊接时一次成型，焊缝的质量高，充分的避免了石油泄漏的风险，提高了石油运输的安全性。　　　　2.2 在汽车制造业中的应用　　　　随着时代的高速发展和人们生活水平的日益高速化，出门乘坐汽车已经习以为常了，并且人们对于汽车的质量要求也越来越高，因此汽车工业也在不断地寻找新型的材料和技术手段提高汽车的质量，激光焊接技术在汽车工业中的到了越来越广泛地应用。美国较早将激光焊接铝合金技术引入到汽车制造业当中来，经过一系列的实验，激光焊接的铝合金制造出来的汽车，将薄铝合金激光焊接之后制造成型，不仅大大减轻了车身的重量，而且减少了制造汽车的工序，提高了制作效率，得到了广大汽车制造业的欢迎与青睐。　　　　2.3 在航空航天工业中的应用　　　　众所周知，航空航天工业需要高度精准高度准确的材料进行制造飞机等一系列航天器，并且对于机器本身的重量要求也是非常的严苛，用激光焊接的铝合金制造飞机等机器，能够使得机身比平时可减轻20％左右，制造成本也得到了大大降低。比如，德国共管的部件生产厂运用激光焊接铝合金技术生产出的A350系列飞机的零件取得了巨大的成功。　　　　3 激光焊接铝合金技术的难点　　　　3.1 铝合金表面对激光具有反射性　　　　因为铝合金是一种有色金属，对各种光线都具有很强烈的反射性，激光作为一种更加激烈的光束，在铝合金的表面更加容易造成反射，换句话说，铝合金这种有色金属对于激光具有高反射率和较小的吸收率。除此之外，金属都具有导热性，因此铝合金也具有很强的导热性，容易在用激光焊接的时候，反射激光或者是将激光的热量迅速导移出去，较终导致铝合金的焊接失败。因此，在激光焊接铝合金的时候，要严格注意并且迅速提高激光的功率密度，防止被反射或者被传导，争取在极端的时间用极高的密度对铝合金进行焊接，这样就可以避免反射性等问题的出现。　　　　3.2 在激光焊接铝合金时要做好充分的准备　　　　因为铝合金有活泼、易被氧化等特性，在其表面容易附着大量的灰尘水分等，因此在焊接的过程中，如果没有做好充足的准备，表面附着的东西容易随着激光的快速焊接留在铝合金表面，从而影响铝合金的质量和焊接的效果。因此，在对铝合金进行焊接之前，需要对铝合金表面进行清洁，将表面的油污等清理掉。同时防止在焊接时发生氧化作用造成爆炸等安全威胁，也需要对金属表面的氧化膜进行彻底的清洁，彻底除去氧化膜。　　　　4 铝合金的激光焊接存在的缺陷　　　　尽管激光焊接有高效率、高速度并且能够大量降低成本，激光焊接也存在着许多的缺点，只有将这些缺陷全部弄清楚并且解决了，才能够使得激光焊接铝合金技术得到更加广泛的应用。　　　　4.1 气孔的缺陷　　　　在上文中提出，适度的气孔能够保持铝合金的内外平衡，但是，过量的气泡就会存在大量的缺陷，避免出现大量气孔比较困难，出现大量气孔时气孔不稳定，在铝合金内部乱窜，容易使得焊接部位出现裂缝，所以清除气孔将是铝合金激光焊接技术需要突破的一大重要缺陷。　　　　4.2 热裂纹缺陷　　　　应用激光技术时，需要提高温度和密度以达到快速焊接的目的，这样容易在铝合金表面出现特裂纹，从而使得焊接失败，为了应对热裂纹，科学家们已经想出应对的办法，即在激光焊接时运用填充材料，但是这种方法容易导致资源的浪费和劳动力的大量耗费。采取更加简便的办法应对热裂纹也是该技术即将解决的一项重大问题。　　　　5 结束语　　　　铝合金的激光焊接速度存在大量的优点，在多种制造领域得到了广泛的应用，也提高了机器本身的质量和制造速度，但是激光焊接技术同样也存在许多的缺陷，导致焊接的失败，相信在科学家们的不断努力下，该焊接技术会越来越成熟，应用也越来越广泛。（浙江盾安禾田金属有限公司 俞德富 陈建军）

铝合金及其焊接的概述　　铝和铝合金都具有非常优良的性能，比如比强度高、耐腐蚀性强，在许多的产业中都具有非常广泛的应用，尤其在国防工业、机械等产业，并且铝合金属于有色金属，在应用的过程中需要进行焊接，所以随着科学技术的飞速发展，铝合金的焊接技术的研究也越来越深入。因此，激光焊接技术是科学技术的一大进步。　　激光焊接作为一种新型的焊接技术，焊接热源直接是激光，既可以避免能源的浪费，又可以大大地提高焊接的效率。同时，激光焊接把机器人或者是数控机床作为运动系统，减少人员的参与，可以减少劳动力的浪费，提高焊接的效率。激光热源除了具有可再生性和清洁无污染的优点之外，还可以高度的聚焦和良好性能的传输，因此可以将能量全部汇聚集中于一点，避免热量的散失和浪费。所以，激光焊接能够提高焊接的效率和速度以及焊接的质量。因为激光焊接的光束是通过脉冲或者连续的激光束来实现的，因此当激光束直接照射铝合金的表面时，能够把金属表面的热量迅速扩散到铝合金的内部，使铝合金快速的熔化形成一条焊缝，同时在融化后的金属上形成一种反作用力，最终将熔化的铝合金表面向下凹陷形成小孔。这个小孔具有强大的功效，可以全部吸收激光光束照射时产生的能量，并同时产生高温蒸汽，蒸汽压力与壁层表面的张力形成一种动态的平衡。　　1、激光焊接的功率　　激光焊接具有一定的功率，只有当焊接功率达到一定的高度时，才能让焊接得以稳定、持续的进行，否则焊接只能在铝合金的表面进行工作，使得铝合金表面发生熔化，从而焊接不能成功的进行。激光焊接的功率可以达到将铝合金表面以及内部全部焊接的高度，甚至比此还要高，所以激光焊接铝合金级可以提高效率和速度以及质量。　　2、激光焊接的速度　　因激光焊接功率高，所以焊接时速度也相应得到提高，焊接的速度不断提高能够使得熔深不断减小，相反，如果速度减慢，就会使铝合金被过度的焊接甚至被焊接穿透，因此，选择激光焊接可以降低焊接失败的比例从而大大降低焊接成本。　　3、激光焊接的优势　　提高能量密度、提高焊接质量、增加焊接的精度和密度、焊接的效率速度高、焊接成本较低、可以在特殊条件下进行焊接、焊接时对铝合金其他部位影响小。　　激光焊接在各个领域中的应用　　1、在石油管道中的应用　　在石油管道中，应用铝合金管道可以增加管道的口径、增厚石油管道的管道壁，让管道能够在一定时间内运输更多的石油。石油的运输具有非常高的危险性，如石油发生泄漏，会造成难以估计的财产损失、人员伤亡以及环境的污染和地下水的污染，因此铝合金管道在焊接时一定要特别注意，提高焊接的质量，激光焊接在此时就可以发挥巨大作用，通过激光焊接，可以控制符合焊接的工艺，可以在不用开坡口的前提下进行焊接的操作，焊接时一次成型，焊缝的质量高，充分的避免了石油泄漏的风险，提高了石油运输的安全性。　　2、在汽车制造业中的应用　　随着时代的高速发展和人们生活水平的日益高速化，出门乘坐汽车已经习以为常了，并且人们对于汽车的质量要求也越来越高，因此汽车工业也在不断地寻找新型的材料和技术手段提高汽车的质量，激光焊接技术在汽车工业中的到了越来越广泛地应用。美国最先将激光焊接铝合金技术引入到汽车制造业当中来，经过一系列的实验，激光焊接的铝合金制造出来的汽车，将薄铝合金激光焊接之后制造成型，不仅大大减轻了车身的重量，而且减少了制造汽车的工序，提高了制作效率，得到了广大汽车制造业的欢迎与青睐。　　3、在航空航天工业中的应用　　众所周知，航空航天工业需要高度精准高度精确的材料进行制造飞机等一系列航天器，并且对于机器本身的重量要求也是非常的严苛，用激光焊接的铝合金制造飞机等机器，能够使得机身比平时可减轻20%左右，制造成本也得到了大大降低。比如，德国共管的部件生产厂运用激光焊接铝合金技术生产出的A350系列飞机的零件取得了巨大的成功。　　激光焊接铝合金技术的难点　　1、铝合金表面对激光具有反射性　　因为铝合金是一种有色金属，对各种光线都具有很强烈的反射性，激光作为一种更加激烈的光束，在铝合金的表面更加容易造成反射，换句话说，铝合金这种有色金属对于激光具有高反射率和较小的吸收率。除此之外，金属都具有导热性，因此铝合金也具有很强的导热性，容易在用激光焊接的时候，反射激光或者是将激光的热量迅速导移出去，最终导致铝合金的焊接失败。因此，在激光焊接铝合金的时候，要严格注意并且迅速提高激光的功率密度，防止被反射或者被传导，争取在极端的时间用极高的密度对铝合金进行焊接，这样就可以避免反射性等问题的出现。　　2、在激光焊接铝合金时要做好充分的准备　　因为铝合金有活泼、易被氧化等特性，在其表面容易附着大量的灰尘水分等，因此在焊接的过程中，如果没有做好充足的准备，表面附着的东西容易随着激光的快速焊接留在铝合金表面，从而影响铝合金的质量和焊接的效果。因此，在对铝合金进行焊接之前，需要对铝合金表面进行清洁，将表面的油污等清理掉。同时防止在焊接时发生氧化作用造成爆炸等安全威胁，也需要对金属表面的氧化膜进行彻底的清洁，彻底除去氧化膜。　　铝合金的激光焊接存在的缺陷　　尽管激光焊接有高效率、高速度并且能够大量降低成本，激光焊接也存在着许多的缺点，只有将这些缺陷全部弄清楚并且解决了，才能够使得激光焊接铝合金技术得到更加广泛的应用。　　1、气孔的缺陷　　在上文中提出，适度的气孔能够保持铝合金的内外平衡，但是，过量的气泡就会存在大量的缺陷，避免出现大量气孔比较困难，出现大量气孔时气孔不稳定，在铝合金内部乱窜，容易使得焊接部位出现裂缝，所以清除气孔将是铝合金激光焊接技术需要突破的一大重要缺陷。　　2、热裂纹缺陷　　应用激光技术时，需要提高温度和密度以达到快速焊接的目的，这样容易在铝合金表面出现特裂纹，从而使得焊接失败，为了应对热裂纹，科学家们已经想出应对的办法，即在激光焊接时运用填充材料，但是这种方法容易导致资源的浪费和劳动力的大量耗费。采取更加简便的办法应对热裂纹也是该技术即将解决的一项重大问题。　　铝合金的激光焊接速度存在大量的优点，在多种制造领域得到了广泛的应用，也提高了机器本身的质量和制造速度，但是激光焊接技术同样也存在许多的缺陷，导致焊接的失败，相信在科学家们的不断努力下，该焊接技术会越来越成熟，应用也越来越广泛。

1、铝合金使用特性　　铝合金因原料轻，耐腐蚀，低温功用和机械归纳功用好而广泛使用于航空、航天、轿车、机械制作、船只及化学工业等很多范畴。跟着近年国家对节能经济的寻求，铝合金的需求又上了一个台阶。现在，轿车行业中适用铝合金首要有Al-Mg(5000系列)、Al-Mg-Si(6000系列)及Al-Mg-Zn(7000系列)三大系列，轿车外壳多用耐蚀可焊的5000系合金，而梁柱等强度要求较高的部位则用6000系或7000系合金。研讨标明，选用铝合金材料恰当减轻轿车的分量能够把油耗下降37%；悬挂设备的负荷下降18%；振荡强度下降5%。在各大轿车厂加大对铝合金加工研发与制作投入的一起，铝合金的焊接又成为一个不得不处理好的根底问题。　　2、铝合金的焊接特性　　现在，首要选用TIG焊、MIG焊等惯例办法来焊接铝合金。选用惯例办法焊接，热输入量大导致焊缝广大且熔深较浅，铝合金导热快，冶金时高温溶解很多的氢来不及溢出发生孔(溶入熔池中的氢分出构成的气孔，称为冶金气孔；未彻底熔化的氧化膜中的水分因受热分化分出氢构成的气孔，称为氧化膜气孔)；因为冶金速度快焊缝金属晶粒粗大，焊接接头软化可使强度削减到达40%；铝合金熔点低而导热快，熔融金属流动性差而使焊缝成型不漂亮；受热面积大，加工材料简单变形而影响加工尺度精度。铝合金惯例焊接质量难以确保，且焊接速度难以满意批量出产要求。　　跟着激光加工使用普及化水平的进步，选用激光焊接铝合金，热输入量小且热源会集，特别是光纤激光器面世后，激光焊接铝合金的能量密度愈加会集，激光波长更短，高反射得到改进。经过激光填丝，激光-MIG复合焊，双光斑激光焊等工艺，可显着改进铝合金焊接的成型作用，且焊接质量得到改进。　　无论是何种焊接办法，铝合金焊接前准备工作是必不可少的，对铝合金的焊接质量影响很大。焊接前对铝合金件表面进行或擦试，以铲除表面所吸附的水或油等杂质。为避免工件在空气中被氧化，需求对工件进行机械打磨或化学处理并烘干，以赶快完结焊接。为了加速铝合金焊接时的熔池流动性，能够在铝合金工件焊接反面加垫铜板以改进焊缝成型。焊接时，选用Ar气维护，阻隔空气，能减小气孔的发生。　　3、激光焊铝合金优化质量具体措施　　铝合金激光焊接开端时，存在高反射现象，严峻影响材料对激光能量的吸收，而波长越短，材料对光的吸收就越好，因而，光纤激光比CO2激光对铝合金的吸收要好。光纤激光的光束形式也会比CO2激光好，能量密度愈加会集。一旦材料开端吸收光能，对液态金属对光的反射率就显着下降。　　选用双光斑激光焊，能够显着改进气孔率，首要是因为选用双光束进行焊接时，两束光构成一个相对较大的匙孔，进步了匙孔的安稳性，有利于气体的逸出；比较于串行双光束，选用并行双光束焊接时，熔池内部温度梯度更小，下降了液态金属凝结速度，延伸气泡的逸出时刻，有利于减小气孔倾向；并行双光束激光焊也能进步送丝的安稳性，对安稳焊接质量有利。　　选用激光填丝焊，比较铝合金激光自熔焊，能够得到更好的成型。激光填丝焊能够兼容激光焊的高能量密度和填丝焊的高桥接才能，关于有必定空隙的焊缝，能够确保杰出的成型作用。并且经过不同的填充材料的挑选，能够对母材进行不同的化学冶金，起到必定合金元素弥补且强化的成效。　　选用激光复合焊，经过激光与电弧的复合，能够有用消除激光焊构成的等离子体的影响。经过光丝距离、吹气、焊视点等参数的调理，能够取得漂亮的焊缝，并且关于厚板无需开坡口或只需开小坡口就能够构成杰出的焊缝。　　选用功用强壮的激光头，能够安稳焊接质量。跟着激光加工的深化开发，功用越来越强壮的激光头得到快速的使用。现在由Scansonic和HighYAG所研发的激光头，能够在必定规模内上下左右起浮而不改动光斑巨细，也不影响光丝合作，十分利于大批量的出产使用，能改进材料因加工而发生的少数尺度误差而引起的焊接缺点。　　选用适宜的焊接工艺参数，能够确保焊接质量。图8为6061铝合金激光填丝焊接的激光功率和焊接速度的优化参数规模联系图。从该图中能够看到，激光功率和焊接速度的优化匹配参数曲线呈直线式上升，斜率根本坚持不变。每一个给定的激光功率值，在优化参数曲线上都有一个优化的焊接速度与之对应，且焊接速度可在必定规模内改变仍能取得成形质量好的焊缝，此区域归于焊接安稳区。在某一功率值时，当焊接速度过大，热输入变小，铝合金板材不能焊透，此刻焊接速度过大则向上超越安稳区规模，归于未熔透区；当焊接速度过小，热输入过大，熔池下塌严峻，此刻归于熔池崩塌区。要取得安稳的焊缝成型，需求匹合作适的焊接工艺参数。

导读 陶瓷新材料基本应用于高精密要求的产品中，然而传统的接触式切割方式已经无法满足现今应用的精密需求和日益增长的产量需求，更重要的是陶瓷新材料的薄脆的特性容易碎裂。 小米最新发布的小米mix2的全面屏+全陶瓷概念的手机火遍了整个全中国，特别是全陶瓷的概念受到了各大烧机爱好者的热力追捧。作为三观正常的我们来理解，陶瓷在我们日常生活中只是用来吃饭、喝水。那么，我们的想法就大错特错。现代科技对于陶瓷材料的不断研究，使得陶瓷不仅仅用于生活器皿，像手机背板、传感器的基材、电路板的基材等等生活的方方面面都会用到。新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。在热和机械性能方面，有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等;在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性、磁性等;在化学方面有催化、耐腐蚀、吸附等功能;在生物方面，具有一定生物相容性能，可作为生物结构材料等。因此研究开发新型功能陶瓷是材料科学中的一个重要领域。氧化锆陶瓷就是现今应用的最多的一种陶瓷新材料，在新工艺的陶瓷生产中加入氧化锆(ZrO2)烧制而成，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用，同时氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于热障涂层、催化剂载体、医疗、保健、耐火材料、纺织等领域。压电陶瓷是一种能将压力转变为电能的功能陶瓷，哪怕是像声波震动产生的微小的压力也能够使它们发生形变，从而使陶瓷表面带电。用压电陶瓷柱代替普通火石制成的气体电子打火机，能够连续打火几万次。PCB陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可以像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。上述陶瓷新材料基本应用于高精密要求的产品中，然而传统的接触式切割方式已经无法满足现今应用的精密需求和日益增长的产量需求，更重要的是陶瓷新材料的薄脆的特性容易碎裂。激光技术以它优异的性能优势打破了陶瓷新材料的加工壁垒。激光技术主要优势如下： 1、精密度高：激光束可以聚焦到很小的尺寸，因而特别适合于精密加工。激光精密加工质量的影响因素少，加工精度高，在一般情况下均优于其它传统的加工方法; 2、高速便捷：激光精密加工操作简单，切缝宽度方便调控，可立即根据电脑输出的图样进行高速雕刻和切割、加工速度快，加工周期比其它方法均要短; 3、安全可靠：激光精密加工属于非接触加工，不会对材料造成机械挤压或机械应力; 4、加工成本低：不受加工数量的限制，对于小批量加工服务，激光加工更加便宜。激光加工不需任何模具制造，而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边，可以大幅度地降低企业的生产成本提高产品的档次; 5、工艺水平高：激光切割的割缝一般在0.1-0.2mm，切割面无毛刺，速度快、能量集中，因此传到被切割材料上的热量小，引起材料的变形也非常小。 精密光纤激光切割机就可以对这类陶瓷新材料进行精密加工，它具有光束质量好、聚焦光斑小、功率分布均匀、热效应小、切缝宽度小、切割质量高等优点。

一、铝合金焊接技能　　　　铝合金具有高比强度、高疲劳强度以及杰出的断裂韧性和较低的裂纹扩展率，一起还具有优秀的成形工艺性和杰出的抗腐蚀性，在航空、航天、轿车、机械制作、船只及化学工业中已被许多运用。铝合金的广泛运用促进了铝合金焊接技能的开展，一起焊接技能的开展又拓宽了铝合金的运用范畴。　　　　不过，铝合金自身的特性使得其相关的焊接技能面临着一些亟待解决的问题：表面难熔的氧化膜、接头软化、易发作气孔、简单热变形以及热导率过大等。传统的铝合金焊接一般选用TIG焊或MIG焊工艺，尽管这两种焊接办法能量密度较大，焊接铝合金时能取得杰出的接头，但仍然存在熔透才能差、焊接变形大、出产功率低一级缺点，所以人们开端寻求新的焊接办法，20世纪中后期激光技能逐步开端运用于工业。欧洲空中客车公司出产的A340飞机机身，就选用激光焊接技能替代原有的铆接工艺，使机身的分量减轻18%左右，制作本钱下降了近25%。德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技能的开发和运用。这些成功的案例大大促进对激光焊接铝合金的研讨，激光技能已经成为了未来铝合金焊接技能的首要开展方向。激光焊接具有功率密度高、焊接热输入低、焊接热影响区小和焊接变形小等长处，使其在铝合金焊接范畴遭到分外的注重。　　　　二、铝合金激光焊接的问题和对策　　　　1.铝合金表面的高反射性和高导热性　　　　这一特色能够用铝合金的微观结构来解说。因为铝合金中存在密度很大的自由电子，自由电子遭到激光（激烈的电磁波）逼迫轰动而发作次级电磁波，构成激烈的反射波和较弱的透射波，因而铝合金表面对激光具有较高的反射率和很小的吸收率。一起，自由电子的布朗运动受激而变得更为剧烈，所以铝合金也具有很高的导热性。　　　　针对铝合金对激光的高反射性，国内外已作了许多研讨，实验结果表明，进行恰当的表面预处理如喷砂处理、砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层、空气炉中氧化等均能够下降光束反射，有效地增大铝合金对光束能量的吸收。别的，从焊接结构规划方面考虑，在铝合金表面人工制孔或选用光收集器方式接头，开V形坡口或选用拼焊(拼接空隙相当于人工制孔)办法，都能够添加铝合金对激光的吸收，取得较大的熔深。别的，还能够运用合理规划焊接缝隙来添加铝合金表面对激光能量的吸收。　　　　2.小孔效应及等离子体对铝合金激光焊接的影响　　　　在铝合金激光焊接进程中，小孔的呈现能够大大进步材料对激光的吸收率，焊接能够取得更多的能量，而铝元素以及铝合金中的Mg、Zn、Li沸点低、易蒸腾且蒸汽压大，尽管这有助于小孔的构成，但等离子体的冷却作用（等离子体对能量的屏蔽和吸收，削减了激光对母材的能量输入）使得等离子体自身"过热"，却阻止了小孔保持接连存在，简单发作气孔等焊接缺点，然后影响焊接成形和接头的力学性能，所以小孔的诱导和安稳成为确保激光焊接质量的一个要点。　　　　因为铝合金的高反射性和高导热性，要诱导小孔的构成就需要激光有更高的能量密度。因为能量密度阈值的凹凸本质上受其合金成分的操控，因而能够经过操控工艺参数，挑选断定激光功率确保适宜的热输入量，来取得安稳的焊接进程。别的，能量密度阈值必定程度上还遭到维护气体品种的影响。例如，激光焊接铝合金时运用N2气时可较简单地诱导出小孔,而运用He气则不能诱导出小孔。这是因为N2和Al之间可发作放热反应，生成的Al-N-O三元化合物进步了对激光吸收率。　　　　3.气孔问题　　　　铝合金品种不同，发作的气孔类型也不同。一般以为，铝合金在焊接进程中发作以下几类气孔。　　　　1)孔。铝合金在有氢的环境中熔化后，其内部的含氢量可到达0.69ml/100g以上。但凝结今后，其平衡状态下的溶氢才能较多只要0.036ml/100g，两者相差近20倍。因而，在由液态向固态改动的进程中，液态铝中剩余的必定要分出。假如分出的氢不能顺畅上浮逸出，就会聚集成气泡残留在固态铝合金成为气孔。　　　　2)维护气体发作的气孔。在高能激光焊接铝合金的进程中，因为熔池底部小孔前沿金属的激烈蒸腾，使维护气体被卷进熔池构成气泡，当气泡来不及逸出而残留在固态铝合金中即成为气孔。　　　　3)小孔陷落发作的气孔。在激光焊接进程中，当表面张力大于蒸气压力时，小孔将不能保持安稳而陷落，金属来不及填充就构成了孔洞。对削减或防止铝合金激光焊接中的气孔缺点也有许多实践办法，如调整激光功率波形，削减小孔不安稳陷落，改动光束焦点高度和歪斜照耀，在焊接进程时施加电磁经场作用以及在真空中进行焊接等。近几年来，又呈现了选用填丝或预置合金粉未、复合热源和双焦点技能来削减气孔发作的工艺，有不错的作用。　　　　4.裂纹问题　　　　铝合金归于典型的共晶合金，在激光焊接快速凝结下更简单发作热裂纹，焊缝金属结晶时在柱状晶鸿沟构成AL-Si或Mg-Si等低熔点共晶是导致裂纹发作的原因。为削减热裂纹，能够选用填丝或预置合金粉未等办法进行激光焊接。经过调整激光波形，操控热输入也能够削减结晶裂纹。　　　　三、铝合金激光焊接的开展前景　　　　铝合金激光焊接较为人引人重视的特色是其高功率，而要充分发挥这种高功率就是把它运用到大厚度深熔焊接中。因而，研讨和运用大功率激光器进行大厚度深熔焊接将是未来开展的必然趋势。大厚度深熔焊愈加突出了小孔现象及对焊缝气孔的影响，因而小孔构成机理及操控变得愈加，它必将成为业界一起关怀和研讨的热点问题。　　　　改进激光焊接进程的安稳性和焊缝成形、进步焊接质量是人们寻求的方针。因而，激光-电弧复合工艺、填丝激光焊接、预置粉未激光焊接、双焦点技能以及光束整形等新技能将会得到进一步完善和开展。

一、激光晶体的重要性及其远景六十年代激光器的呈现，创始了光学范畴的簇新局势，促进了光电技能的进程和展开。激光技能是光电子技能的中心组成部分，而激光晶体是激光器的作业物质。自1960年第一台红宝石激光器面世今后，人们对激光作业物质进行了广泛深化的研讨与探究。固体激光晶体阅历了六十年代的起步，七十年代的探究，八十年代的展开过程，固体激光晶体己从开始几种基质晶体展开到常见的数十种。作为固体激光器的主体，激光晶体展开成固体激光技能的重要支柱。正是因为激光晶体具有如此的重要性，才使其成为具有宽广展开远景的固体激光材料。依据国外有关资料，世界激光器具有持续安稳增加的商场远景。多年来各国政府在拨款方面逐步削减，迫使各厂商尽力开发民用产品，选用新技能和降低成本的办法，并结合用户商场的需求开发新产品，特别自1996丰以来，激光器商场，包含材料加工、医疗、通讯等敏捷扩展，供应持续安稳的增加。据BCC公司的计算标明，按均匀年增加12.1%计，仅美国激光材料和元部件商场从1996年的4.763亿美元将到达2000年的7.653亿美元。二十一世纪是信息化的世纪，光电子技能是信息社会展开的强壮推进力，因而，光电子工业一向被认为是下世纪的重要支柱工业。特别是许多传统工业在金融风暴的冲击下纷繁不支倒地，更使微电子和光电子等高科技工业支撑经济增加的人物日益突出。在近二十年内，光电子工业将以30-60%的年均匀速度展开，而材料的研讨和开发是光电子技能展开的先导和根底，因而具有宽广的展开远景。作为重要的光电子材料，激光晶体从科学研讨到工业出产，参军用到民用，运用规模很广。现在90%左右的激光晶体是掺入稀土作为激活离子的。因而，稀土在激光晶体中现已成为一族很重要的元素。由此可见，激光晶体的巨大展开将推进稀土的广泛运用。 二、稀土在激光晶体中的运用激光晶体是由晶体基质和激活离子组成。激光晶体的激光功能与晶体基质、激活离子的特性联系极大。现在已知的激光晶体，大致能够分为氟化物晶体、含氧酸盐晶体和氧化物晶体三大类。激活离子可分为过渡金属离子、稀土离子及锕系离子。现在已知的约320种激光晶体中，约290种是掺入稀土作为激活离子的。可见稀土在展开激光晶体材料中的重要作用。在稀土元素中已完成激光输出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb共11个三价离子和Sm、Dy、Tm三个二价离子。稀土的激光功能是因为稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁而发生的。因为许多稀土离子具有丰厚的能级和他们的4f电子的跃迁，使稀土成为激光晶体不行短少的激活离子，为高新科技供给了许多功能优越的高功率、LD泵浦、可调谐、新波长等掺稀土激光晶体。高功率掺稀土激光晶体首要有掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)、掺钕铝酸钇(Nd：YAP)、掺铝钆稼石榴石(Nd：GGG)和掺钕铝酸镁镧(Nd：LMA)等。其间，Nd：YAG最重要，运用最广，用量最大。国外早已投入出产，在美国Nd：YAG晶体现已商品化，新产品质量安稳，占据世界大部分商场。可调谐激光晶体相同很有目共睹。运用Ce离子的宽带跃迁，从Ce：YLF和Ce：LaF3等晶体中取得可调谐的紫外激光。现在最为有用的和可接连调谐的紫外激光晶体是Ce：LiCAF、Ce：LiSAF。用于LD泵浦激光器的晶体首要有Nd：YVO4、Nd：YAG、Nd：YLF等，其它适宜的泵浦的晶体还有Yb：YAG等。我国的YVO4、Nd：YVO4晶体均已享誉世界商场，据估计其产品现在占世界商场的l/3。在稀土激活离子中常用的是Nd离子，它输出波长为1.06μm。多年来人们一向在进行新波长激光晶体的探究作业。其间比较成功并取得实践运用的有掺Er和Ho的激光晶体。这些晶体输出的波长对人眼安全，大气传输特性好，对战场的烟雾穿透才干强，保密性好，合适军用。并且其波长简单被水吸收，更合适于激光医疗，在表面脱水和生物工程等方面，也将取得运用。现在我国对Ho：Cr：Tm：YAG、Er：YAG和Ho：Er：Tm：YLF已有小批量试制才干，但末构成批量产品。 三、稀土的展开远景 1、稀土在晶体中的运用远景Nd：YAG晶体具有光学均匀性好，机械强度高，物化功能安稳，导热系数高，激光功能杰出及成长工艺老练等长处。正是因为Nd：YAG晶体具有这些优秀的功能，并可在室温下可完成脉冲和接连等多种方法的作业，所以它在军事、工业和医疗等方面取得了广泛的运用，是现在固体激光材料中用量最大的激光晶体。在军事方面，Nd：YAG晶体是运用最广泛的固体激光器的作业物质，是军用固体激光技能的支柱。现在90%以上的军用固体激光器是以Nd：YAG激光晶体为作业物质的。在工业范畴，Nd：YAG晶体因为能取得高功率激光输出而广泛运用于材料加工。全世界用于材料加工的激光器供应额持续增加，其间高功率激光器的供应坚持微弱气势，其首要原因是全世界轿车制造商持续推出新类型，零部件更多选用激光加工，并且激光加工逐步从运用C02激光器转向选用Nd：YAG激光器。依据LaserFocusWorld的计算，1997年全世界用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额为1.17亿美元，1998年用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额2.89亿美元，1999年用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额估计增加8%，达3.12亿美元。医学和医疗范畴，也一向是Nd：YAG激光器的重要运用之一，在所有激光医疗设备中，Nd：YAG激光医疗设备都得到广泛的运用。这不只因其重复频率和均匀功率较高。更首要是其1.06μm波长可用石英光纤导光，因而能够被柔软的传输线传输功率。依据LaserFocusWorld的计算，全世界固体激光器在医疗方面的运用，1997年供应额为1.59亿美元，1998年供应额为2.7亿美元，1999年供应额估计达3.1亿美元。2、稀土在泵浦激光晶体中的运用远景八十年代半导体激光器(LD)取得了重大进展，成为固体激光器的一种新式泵浦源。可用二极管泵浦的激光晶体多种多样，除了传统的激光基质YAG、YLF外，还有高增益YV04等，激活离子除传统Nd离于外，还有Yb、Ho、Tm、Er离子等。Yb：YAG具有许多特色合适高功率LD泵浦，有或许展开成为重要的大功率LD泵浦用激光材料。Yb：S-FAP晶体将来有或许用于激光核聚变的激光材料，引起人们的重视。Tm：YAG、Ho，Tm：YLF、Ho，：YLF激光晶体的发射波长合适在军事上运用。3、稀土在可调谐激光晶体中的展开远景掺稀土的可调谐激光晶体中除上述的晶体以外，还有Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶体等。Cr，Yb，Ho：YAGG激光晶体的波长在2.84-3.05μm之间接连可调。据计算世界上用的红外寻弹头大部分是选用3-5μm的中波红外勘探器，因而研发Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶体，可关于中红外制导武器对立供给有用的搅扰源，具有深远的军事含义。别的，3-5μm的红外光能够用来远距离勘探化学物质，因而可用于反化学战和环境保护。4、稀土在新波长激光晶体中的运用远景稳固展开已有的产品，如Ho：Cr：Tm：YAG、Ho：Er：Tm：YLF、Er：YAG等，进一步进步晶体质量，完成大批量出产。一起要持续加强开辟运用价值大的激光新波段。 四、领会和主张我国较早地展开了激光晶体的研讨与出产，其间华北光电技能研讨所是首要单位。华北光电技能研讨所长时间承当军工研讨使命，具有雄厚的科研才干，具有很强的产品开发才干，不只在科研上取得许多效果，并且在科研效果的转化上也作出了很大的成果。所取得的最重要的科研效果Nd：YAG激光晶体己转化为产品，1985年经过JYN-1型Nd：YAG激光棒规划定型判定，成长的毛坯直径为30-35mm，1991年经过JYN-3型Nd：YAG激光棒规划定型判定，成长的毛坯直径到达由40-45mm。而现在华北光电子技能研讨所成长的Nd：YAG除毛坯直径到达55-60mm，长度为210mm，并己开始构成规模化出产成为供应国内外的重要产品。 在如前所述的激光晶体杰出展开远景下，进一步开辟稀土产品的国内外商场，建立我国在世界稀土方面的位置，显得尤为重要。我国具有丰厚的稀土矿产资源，在世界上享有必定的位置，适当部分的稀土产品出口在世界上具有必定的竞争力。因而在这样较高的展开起点上，我国稀土供应商有必要争夺自动，大力开发稀土氧化物的出产，除了满意国内商场需求外，还应活跃开发国外商场，推进我国稀土工作的展开，只要这样才干稳固我国已具有的稀土重要出产基地的位置，才干展开成为重要的稀土产品出口商。

铝合金激光焊接较为引人关注的特点是其高效率，而要充分发挥这种高效率就要把它运用到大厚度深熔焊接中。因此，研究和使用大功率激光器进行大厚度深熔焊接将是未来发展的必然趋势。大厚度深熔焊更加突出了小孔现象及其对焊缝气孔的影响，因此小孔形成机理及其控制变得更加重要，它必将成为未来学术界及工业界共同关心和研究的热点问题。　　改善激光焊接过程的稳定性和焊缝成形、提高焊接质量是人们追求的目标。因此，激光-电弧复合工艺、填丝激光焊接、预置粉末激光焊接、双焦点技术以及光束整形等新技术将会得到进一步的完善和发展。 　　另外，有人发现在CO2激光焊接熔池中存在几安培的固有电流，焊接区的外加磁场会影响熔池的流动状态以及光致等离子体的形态和稳定性。因此，采用某种形式的磁场有可能改善铝合金激光焊接过程的稳定性和焊缝质量。所以，采用辅助电流，通过其形成的电磁力控制熔池流动状态，从而改善焊接过程的稳定性，提高焊缝质量，也可能会受到更多研究者的关注。

蓝宝石Sapphire源于拉了文Spphins，代表蓝色，象征忠诚、坚贞、仁爱和诚信。蓝宝石因闪耀美丽的颜色、晶宝剔透的外观，被古代人们视为神秘的超自然的宝石，意为吉祥之物。世界上大部分蓝宝石主要分布在澳大利亚、泰国、老掛、柬墙寨、越南。1957年，美国贝尔实验室成功用水热法合成红蓝宝石，我国在1999年成功地用水热法合成出蓝宝石。当前宝玉石界面临的一项迫切任务是天然宝玉石和人工合成、优化宝玉石的鉴别。一些传统的宝石鉴定仪器及鉴定方法已难以满足珠宝鉴定的要求。困难在于，合成宝石具有同天然宝石一样的化学成分和晶体结构，因此也具有同天然宝石一样的物理性质。从化学成分和物理性质上讲，它们是真正的宝石(一些物理性质还优于天然宝石)。但宝石其价值不仅取决于其品质，还与产出量及不可再生性有关。合成宝石生产的途径不同因而价值亦大不相同。 天然和合成蓝宝石从外观上看，合成蓝宝石的颜色更加均匀，但部分合成;蓝宝石因颜色过深，肉眼上看透明度有所降低。天然的蓝宝石内部裂隙都较多,并且存在天然角状色带、深色或无色的晶体包体。而合成蓝宝石内部总体较干净,大部分都能看到气泡，弯曲生长纹不明显。激光拉曼光谱仪，作为一种微区无损分析和红外吸收光谱的互补技术，拉曼光谱能迅速判断出宝玉石中分子振动的固有频率，判断分子的对成性、分子内部作用力的大小及一般分子动力学的性质，成为宝石鉴定工作者一种新型有效的分析手段。下图是天然(a)和人造蓝宝石(b)的拉曼谱图，拉曼特征峰有明显的差别，天然蓝宝石具有191cm-1，241cm-1，341cm-1谱峰，而人造蓝宝石则没有，可以准确判别天然和人造蓝宝石。  目前市场上已有便携式激光拉曼智能检测仪，专为珠宝玉石鉴定设计，可对市面上大多数珠宝玉石，以及相关填充物和仿冒品进行快速鉴定。

跟着手机、平板电脑、笔记本等消费类电子产品的更新开展，很多新工艺、新材料、新结构得到了运用，而铝合金具有质量轻、强度高、耐腐蚀、成型性好等长处，被广泛运用于制造各种消费类电子产品结构件，并选用激光脉冲点焊工艺进一步加工。在运用激光进行脉冲点焊时，焊点极易发生裂纹，构成焊接强度下降，稳定性也大大下降。传统的CO2、YAG等接连激光器焊接铝合金尽管能够防止裂纹的发生，可是传统激光器光束质量差、体积巨大、维护费用高、光电转化功率低，在必定程度上约束了其在消费类电子产品上的运用。尤其是消费类电子产品的结构件都具有厚度薄、体积小、精度高级特色，选用传统接连激光器焊接时易发生变形大、焊穿、烧熔等问题。   光纤激光器的快速开展为处理这一难题带来了关键，光纤激光器诞生于20世纪60年代，受其时技能条件约束，开展比较缓慢。自1988年Snitzer等人提出双包层光纤以来，依据这种包层泵浦技能的光纤激光器和放大器获得了快速开展，光纤激光器的输出功率水平快速进步，并广泛运用于高精度激光加工、激光医疗、光通信及国防等范畴。   相对于传统激光器，光纤激光器光束质量好、体积小、精度高、光电转化功率高。在焊接消费类电子产品的铝合金结构件时，能够很好地防止传统激光器焊接时存在的一些缺点和问题。在此将光纤激光器和在消费类电子产品铝合金结构件上运用广泛的脉冲激光器进行比照研讨，以断定光纤激光器是否能够成功运用于此类产品上。   试验材料和设备   (1)试验材料   试验选取了具有代表性的5052铝合金作为材料，并分析其化学成分，成果如表1所示。材料厚度为0.8mm，焊接接头为搭接接头。   (2)试验设备   试验所用脉冲激光器为YAG灯泵功率反应脉冲激光器，激光器功率300W，其外观如图1所示。光纤激光器选用单模光纤激光器，激光功率500W，外观如图2所示。  图1：YAG脉冲激光焊接机  图2：500W光纤激光器   试验进程中选用金相分析法评价焊接质量，经过拉力测验评价焊接强度，并经过丈量焊后工件外观尺度的办法评价焊接变形。试验中的焊接参数如表1、表2所示。  焊接缺点   铝合金激光焊接的首要缺点是气孔和裂纹，这点在脉冲激光焊接时表现得尤为显着。一般以为铝合金激光焊接发生的气孔首要是孔和低熔沸点合金元素蒸腾导致的气孔。铝合金线膨胀系数高，焊接应力大，又是共晶型合金，易发生热裂纹。尤其是激光脉冲点焊时，单个脉冲效果时刻短，热循环速度快，裂纹倾向很大。而选用光纤激光器接连缝焊铝合金时，因为熔池存在时刻大大延伸，改进了焊接应力以及低熔点物质对焊接裂纹的影响，极大地削减了焊接进程中发生裂纹的倾向。一起，熔池存在时刻的延伸也有利于熔池中气体的排出，削减焊接气孔的构成。  图3：脉冲激光器铝合金点焊焊点与光纤激光器缝焊焊缝金比较照   脉冲激光器铝合金点焊焊点与光纤激光器缝焊焊缝金比较照如图3所示，由图3可知，光纤激光器接连缝焊条件下，裂纹和气孔都得到了显着的改进。强度和稳定性   焊接裂纹会显着下降焊接接头的强度，对产品的实用性和可靠性有巨大影响，是较有损害的焊接缺点之一。铝合金脉冲激光点焊时，裂纹是影响焊接强度的一个重要因素，因为裂纹的不可防止性以及不规律性，构成铝合金点焊的强度远远低于材料自身的强度，而且各个焊接产品之间的强度差异也很大，稳定性较差。而光纤激光器接连焊接方法焊接铝合金能够防止焊接裂纹的发生，有用进步焊缝的强度和稳定性。   光纤激光器和脉冲激光器焊接同一铝合金产品的焊接拉力进行比照。经核算，光纤激光器的均匀拉力是脉冲激光器的3.9倍，而拉力数据的标准偏差只要脉冲激光器的1/3。结合图3的金相分析可知，光纤激光器的焊缝结合部位的宽度比脉冲点焊小得多，可是拉力能到达脉冲激光器的近4倍，这是因为：（1）光纤激光器焊缝在长度方向上仍有延伸，实践的有用结合面积并不比脉冲焊点小；（2）脉冲焊点的气孔和裂纹等焊接缺点构成其焊接强度远低于母材强度，而光纤激光器焊缝的强度挨近母材。因而，光纤激光器在焊接该类型产品时，比较脉冲激光器能够有用进步强度和稳定性。   焊接功率   因为光纤激光器缝焊的拉力大大高于脉冲激光点焊，这为进步焊接功率供给了空间，经过减小焊缝条数和焊缝长度，能够在较高的焊接功率条件下，完成与脉冲激光点焊相同乃至更高的焊接拉力。   在实践操作进程中，经过合理优化焊接参数、焊缝条数、长度以及焊接方位等，光纤激光器分段接连缝焊工艺完全能够代替原有的脉冲激光点焊工艺。依据实践出产中的统计数据，该工艺获得了原有脉冲激光点焊工艺3倍以上的出产功率，一起，将焊接拉力进步到原有脉冲激光点焊工艺的1.5倍以上。   焊接变形   铝合金线膨胀系数大，易发生焊接变形。激光焊接铝合金的变形量相对较小，可是在焊接IT构件类精细程度较高的产品时，即便细小的变形仍然会发生较大的影响，需求进行防备操控。一般选用传统接连激光器进行缝焊的热输入量都要大于脉冲激光点焊，因而变形量也会比脉冲激光点焊大。而光纤激光器因为具有优异的光束质量，光斑更小，能量更会集，能够以更快的速度和更小的热输入量进行焊接，因而产品变形相对传统接连激光器更小。   因为光纤激光器具有上述特色，一起光纤激光器焊接铝合金IT构件产品时的强度远高于脉冲激光器，经过合理优化光纤激光器的焊接参数、焊缝条数、焊缝长度以及散布方位，在满意工件的强度要求的一起，削减了焊接进程中注入工件的全体热量，以到达进一步减小工件焊接热变形的意图。经丈量，光纤激光器缝焊工件的全体焊接变形量超出脉冲激光点焊3.5%，相对脉冲激光点焊工艺差异不显着，能够满意实践需求。   产品外观   IT构件类产品对外观都有较高的要求，而铝合金材料受元素偏析、表面粗糙度、氧化层等影响，构成工件表面激光吸收率不一致，这种现象对激光脉冲点焊影响较大。选用脉冲激光点焊时简单呈现未焊合、飞溅、烟尘等问题，影响产品外观和功能，需求进行二次整理。 图4：脉冲激光器点焊与光纤激光器缝焊外观比照   脉冲激光器点焊焊点与光纤激光器缝焊焊缝的外观比照如图4所示。光纤激光器接连缝焊铝合金时，焊接进程愈加平稳，不易发生飞溅和烟尘，无需进行二次整理，在外观和工序上均优于脉冲激光器。   定论   （1）选用光纤激光器接连缝焊铝合金IT构件产品能够防止脉冲激光点焊经常呈现的焊接裂纹、气孔等缺点，大大进步了焊接强度及其稳定性。   （2）经过优化光纤激光器的焊接参数、焊缝条数、焊缝长度以及散布方位，能够减小焊接变形，进步出产功率。   （3）光纤激光器焊接铝合金IT构件时，焊缝滑润漂亮，不易发生飞溅、烟尘等，不需求进行二次整理，削减了出产工序。   （4）光纤激光器的分段缝焊工艺在焊接强度、全体外观、出产功率等方面均优于脉冲激光器的点焊工艺，而且在变形量与脉冲激光器适当，完全能够替代普通脉冲激光器在铝合金IT构件产品上的运用，具有较高的运用价值。

摘要：介绍激光技术在铝合金铸造过程中液位自动控制方面的应用，以及对提高扁锭质量的作用。 　　关键词：铝合金；铸造；激光技术；液位控制；定位 　　随着铝加工业的发展，各铝加工企业和研究机构致力于提高铸锭表面质量的研究，使铸锭表面尽可能平整光滑，减少或消除粗晶层、偏析瘤等表面缺陷，减少铸锭厚差，底部翘曲和肿胀等。使扁铸锭在热轧前尽可能少铣面或不铣面，以提高成才率。铝合金铸造技术的新进展和有前途的技术是：脉冲水冷和加气铸造，电磁铸造，液位自动控制技术，可调结晶器等相关技术。2002年我公司从德国洛伊热工业公司引进先进的全自动水冷25t铸造机。此台铸造机应用了脉冲水冷、激光技术液位自动控制技术，下面介绍激光技术在液位自动控制方面的应用，以及对提高扁锭质量的作用。 　　1 液位自动控制技术 　　从20世纪80年代以来，工业发达国家在铝合金扁锭铸造中广泛采用液位自动控制技术。这不仅使金属液位实现了自动稳定控制，而且可以实现低液位铸造，提高了扁锭内部质量和表面质量，从而减少铣面量。我公司原有铸造线基本采用分配漏斗控制，金属液位波动大，难以实现低液位控制。为了生产高质量的铸锭，引进了以激光传感器为检测元件。与之配套的执行器为精密步进电机的液位控制系统。  　　1.1传感器功能　　　　这种传感器是利用光学三角网技术研发出来的，并适用于高温条件下不接触测量。该传感器的设计是将瑞士precimeter的专利数字技术和光学技术结合起来，达到很高准确度（现场激光上下误差为±0.03mm），激光传感器光源是一个激光二极管发射的红色可见光，使其便于成为直线和功能测试。 　　激光源可以连续调整最佳折射光反馈给传感器，与被测物表面特征无关。在无需重新校正的情况下可精确地测量各种材料。利用charg coupled device图像检测器获得了散光，具有抗干扰性和高析像能力。检测器的信号直接转换成模拟信号和数字信号，所形成信号与物体的远近成正比。 　　1.2液面控制系统 　　传感器基于一个CD扫描场，作为反射光的接收器，通过CD扫描场像数字照相机一样实际接收一幅照片。这样可以分析接收到光线的轮廓，通过对反射的照片进行智能分析，由蒸汽或其他干扰因素引起的散热可被消除。因此，这种传感器在一定条件下对水蒸气和灰尘不敏感，但在现场实际应用时发现火焰、黑烟会对它产生干扰，造成铝合金铸造开头液位波动大。在设备带负载试车时，针对这种情况，瑞士peceimeter公司更换了Ⅲ级激光，由于接收器高度灵敏，所以避免了纯铝料、火焰、浓烟对它的干扰。 　　2 铸造工艺过程 　　铸造铝合金锭的工艺流程如下：操纵手在电脑操作画面提示下将铸造条件准备好，将所铸扁锭工艺参数给予确定（如铸造温度、铸造速度、冷却水流量等），然后把钥匙开关达到自动位置上，铸造机进入到自动铸造过程。铸造机首先进行自检，均符合条件后，开始检测激光传感器。开放24 V电源，射出红色光点，在自动控制程序控制下开始对激光传感器进行基准位校验。根据工艺需要及现场条件，程序中激光传感器的基准位我们设定为铸造模具加上一个标准钢板的厚度为基准零位，以此基准位向下减去工艺菜单中设定液位值后，所检测到的铝液液位作为实际值。在铸造过程中与设定值形成一个闭环控制。参看图1。                                                                    图l 铸造过程闭环控制框图　　铝液液面的控制：控制铝液使其以一定速度下流（电气控制方面是由激光传感器和栓塞执行器完成）。铝液经流槽流过来，这时铸嘴上的栓塞被执行器（内含0 V～10 V小步进电机和一个气缸）控制，以一定开口度让铝液经铸嘴流下去，而激光传感器作为检测装置，时时反馈结晶器中液位的数值，从而以PID闭环形式控制执行器微动，保证几个铸嘴中的铝液以几乎相同的速度下行，其误差范围仅为0.03mm。 　　不稳定的液位容易使铸锭表面出现冷隔，对缺口敏感性较强的合金扁锭来说，冷隔有可能直接导致侧裂纹。所以稳定的液位是避免冷隔产生的重要条件，另外，稳定的液位也可以减少粗晶粒和粗大柱壮晶的形成。这是因为在铸造速度一定的情况下，结晶器内液位控制的平稳就表示浇注嘴向结晶器内的供流非常均匀，这样就使液穴中熔体温度均匀，在结晶时就减少了不均匀晶粒的产生，从而减少了粗晶粒和粗大柱状晶的形成，进而提高扁锭的内部质量。 　　此激光检测器运行近9年，状态良好几乎无维修量。液位控制精确，大大改善了扁锭表面粗糙度，减少了铣面深度。 　　使用激光控制液位时需注意以下问题：  　 ①调试时，发现激光检测器对纯铝（即洗炉料）液面检测不好，经分析是纯铝反射不好导致接收不到信号，反馈给制造商后提供了接收器更强的激光检测器。　　　　②铸造初始阶段如果润滑油量大，会导致铸造开头润滑油着火且冒浓烟，给激光检测器带来很大的外界干扰，常造成收不到液位信号，报警系统启动，铸造过程中断。针对此现象，我们一方面改善润滑油的自动运行，减少火焰、烟对激光检测器的干扰；另一方面，对控制程序加以修改，改变报警启动的等待时间，而加大采样频率，从而提高了一次铸造成品率。

光纤激光器正渐渐代替传统激光器在激光打标、激光焊接、激光切割等领域的主导职位地方。光易网给大家讲解光纤激光器在各领域应用的优势。 光纤激光打标机在产业上的应用 产业生产要求激光器可靠性高、体积小、宁静、便于操纵。光纤激光器以其布局紧凑、光转换服从高、预热时间短、受情况因素影响小、免维护以及容易与光纤或由光学镜片构成导光体系耦合等长处受到人们的普遍青睐。现在，光纤激光器正渐渐代替传统激光器在激光打标、激光焊接、激光切割等范畴的主导职位地方。 在打标领域，由于光纤激光用具有较高的光束质量和定位精度，光纤打标体系正代替服从不高的二氧化碳激光和氙灯抽运的Nd：YAG脉冲激光打标体系。在泰西及日本市场，这种代替正大范围地举行着，仅在日本，每月的需求量就高于100台。据IPG报道，此前德国宝马汽车公司购置了他们的高功率光纤激光器用在车门焊接生产线上。 我国作为世界较大的产业制造国，对光纤激光打标机的需求是非常巨大的，预计每年有超过2000台的需求量。在激光焊接和切割范畴，随着上千瓦乃至几万瓦光纤激光器的研制乐成，光纤激光器也得到了应用。 光纤激光器在传感上的应用 较之于其他光源，光纤激光器被用作传感光源有很多优势。首先，光纤激光器具有利用率高、可调谐、稳固性好、紧凑小巧、重量轻、维护方便和光束质量好等性能。其次，光纤激光能很好地与光纤耦合，与现有的光纤器件完全兼容，能举行全光纤测试。 现在，基于可调谐窄线宽光纤激光器的光纤传感是该领域的应用热门之一。该光纤激光器的光谱线宽很窄，具有超长干系长度，并且可以对频率举行快速调制。把这种窄线宽光纤激光器应用到漫衍式传感体系，可实现超长间隔、超高精度的光纤传感。在美国和欧洲，这种基于可调谐窄线宽光纤激光器的传感技能被遍及应用到。我国预计每年对这种范例光纤激光器的需求量也在100台以上。 光纤激光器在通讯上的应用 光纤激光器相比于其他类型的激光器，在布局紧凑性、散热、光束质量、体积以及与现有体系的兼容性等方面具有明显的优势，在通讯领域得到普遍的应用。 掺稀土光纤为增益介质的锁模光纤激光器可以孕育发生高重复率、脉宽为皮秒或飞 秒量级的超短光脉冲，并且其激射波长又落在光纤通讯的较佳窗口1.55 μm波段上，是将来高速光通讯体系的抱负光源。现在，10GHz 与40 GHz重复频率的锁模光纤激光器已经研制乐成。一旦这种通讯网络铺设开展，对这范例激光器的需求将是巨大的。 光纤激光器在疗上的应用 如今，用于临床的激光器大多是氩离子激光器、二氧化碳激光器和YAG激光器，但通常它们光束质量不高，具有非常大的体积，需要巨大的水冷体系，并且安置和维护非常不易，而这些恰正是光纤激光器可以补充的。由于水分子在2 μm有一个吸取峰，将2 μm光纤激光器用作外科手术东西可以实现快速止血，避免手术对人体构造的损伤。

利用激光表面处理技术能使低等级材料实现高性能表面改性，达到零件制造低成本与工作表面高性能的最佳组合，具有可观的经济效益和社会效益。激光硬化依靠材料基体的热传导进行自冷淬火，无须冷却介质和相关配套装置，成本低，且对环境无污染。激光表面硬化处理后的零件表面硬度比常规淬火硬度提高15%～20%，硬化层深度通常为0.3～0.5mm，若采用更大功率的激光器，可达1mm。激光硬化的热影响区小，淬火应力及变形小，后续加工余量小，甚至有些工件经激光处理后可直接使用。 　　激光束的能量可连续调整，并且没有惯性，配合数控系统，可以对形状复杂的零件和其它常规方法难以处理的零件进行局部硬化处理，也可以在零件的不同部位进行不同的激光硬化处理。正因为激光表面处理的上述特点，它特别适用于常规硬化处理(如渗碳和碳氮共渗淬火、氮化及高中频感应加热淬火等)所难于实现的某些零件及其局部位置的表面强化处理，因此在模具制造中具有独特优势：可实现用低档模具钢或铸铁替代高档模具钢;用国产模具钢替代进口模具钢;可对模具实行增强性修复(再制造工程)，降低模具制造成本。在模具制造中应用激光表面硬化技术，可以集设计、材料选择、制模、检验、修复等技术于一体，大幅度缩短设计制造周期，降低生产成本，变革模具制造方式，最终整合提升整个模具产业水平。这些优点无论在技术性还是在经济性及服务性上，都是现有传统技术所无法比拟的。 　　例如，SC6350微车纵梁前段厚板材拉延模以往一直是采用Cr12MoV材料制造，由12个镶块组合而成，由于镶块制造时的淬火变形较大，需要进行二次加工，因镶块“接缝”的影响，使该模具的加工费用高、周期长，零件易出现“拉烧”的现象，一直无法解决。对模具表面进行激光淬火处理，由原Cr12MoV等材料的12个镶块改用球墨铸铁QT600-2整体铸造成型，对型面采用激光强化处理，其硬度达58～62HRC，淬火后模具无变形，只需对表面稍作打磨，即可投入使用。与原制造工艺相比，模具采用激光处理后，材料节约40%～60%，加工工时和刀具费用降低30%，使用寿命大幅提高。特别值得注意的是，厚板材拉延模使零件“拉烧”的技术难题，在国际上尚无很好的解决办法，而采用激光表面强化工艺处理，就有效解决了这个技术难题，提高了冲压件的表面质量和尺寸精度，达到厚板材拉延模的使用要求，使得模具设计上的材料选择更加广泛。 　　又如，微车覆盖冲压件原使用灰口铸铁HT300，硬度仅有28～32HRC。模具使用时只冲压几十件甚至几件工件就需进行修模，严重影响加工进度并增加劳动强度。经激光对模具型面进行淬火强化处理后，硬度可达58HRC以上，大大提高了模具的使用寿命，实验表明，连续冲压5000个冲次后，无须“油光”仍可继续冲压。

节能降耗和减轻环境污染是世界各国交通运输业面临的紧迫问题。为解决这一问题，各种轻质合金(如铝、镁合金) 越来越多地应用于交通运输工具上。其中铝合金具有十分优良的物理、机械力学性能，且重量轻，在汽车制造业得到了广泛应用，其中滤清器就是较典型的应用之一。由于铝合金的化学活泼性很强，表面极易形成氧化膜，且具有难熔性质，加之铝合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象；同时，氧化膜可以吸收较多的水分，从而导致焊缝气孔的形成；此外，铝合金的线膨胀系数大，导热导电性强，焊接时容易产生咬边、翘曲变形等缺陷，并且焊后接头力学性能下降。采用常规的氩弧焊( TIG) 和惰性气体熔化级电弧(MIG)方法焊接铝合金时，容易产生气孔、焊接裂纹以及焊接变形大等问题，制约了其在工业中的应用推广。与常规的焊接方法相比，激光焊接是一种功能多、适应性强、可靠性高的精密焊接方法，且易于实现自动化。由于激光高的功率密度，焊接时热输入量低，在保证熔深的基础上，焊接热影响区小，焊接变形小，激光焊接不需要真空装置，因此激光焊接具有质量高、精度高、速度高的特点。同时随着大功率、高性能激光加工设备的不断开发, 使得铝合金激光焊接技术在汽车制造业得到了广泛应用。 本文以车用铝合金滤清器为研究对象，分析了车用铝合金滤清器焊接的工艺要点及相关影响因素。滤清器焊缝为环焊缝，接头为锁底对接，要求焊缝表观均匀美观，熔宽达2mm以上，熔深达1.5mm以上，样件如图1所示。图1 样件 1 设备、材料及方法 设备：Trumpf 3001激光器和焊接头（光学配置：聚焦镜焦长为300mm、准直镜200mm、光纤芯径300μm），如图2所示；图2 Trumpf激光器和焊接头 材料：6系铝合金； 方法：激光焊接头在固定位置不动，工件绕固定轴旋转实现环焊缝焊接，焊接过程采用高纯Ar气旁轴保护。 2 焊接工艺易出现的问题 1、保护气吹向导致的问题：当保护气吹向与工件旋转方向同向时，即保护气后吹，因而焊接过程中保护气不能及时将待焊焊缝处空气排开，易导致焊接过程中空气的混入，从而使得焊缝极易氧化，焊后焊缝表面发黑且成形很差（如图3所示）。图3 保护气吹向与工件旋转方向同向形成的焊缝形貌 2、使用小内径气管导致保护范围过窄，且单位面积气体吹力过大：如当采用内径为4mm单铜管保护气保护，且样件是竖直摆放时（如图4所示），由于液态铝合金流动性较大，在保护气吹力和自身重力等因素的作用下，熔池中的铝合金易往重力方向下流，导致焊后焊缝下塌（如图5所示）。另外，小内径铜管的气体吹向面积小，气体吹力较大，也易导致焊缝成形不稳定。3、保护气不纯导致焊缝局部氧化，表面发黄：由于铝合金化学性质较活泼，在高温下极易氧化，因而焊接铝合金滤清器时保护气要采用高纯氩气（纯度99.99%），采用纯氩（纯度99.9%）保护时，由于高温焊接时气体杂质的侵入，也会导致焊缝局部氧化，甚至焊接不良，如图6所示。图6 保护气不纯导致的焊缝不良 4、工艺参数不匹配导致的焊接不良：激光焊接根据熔深的不同分为热导焊（功率密度在105 W/ cm2 —— 106 W/ cm2 之间）和深熔焊（功率密度在106 W/ cm2 —— 107 W/ cm2之间），热导焊时浅层金属主要靠表面吸收激光能量后向下的热传导而被加热至熔化，形成的焊缝近半圆型，焊缝熔深较浅。在激光焊接过程中小孔的出现可大大提高材料对激光的吸收率，小孔作为一个黑体可使焊件获得更多的能量耦合，这是获得良好焊接质量的前提条件。铝合金对激光具有极高的初始反射率，对C02激光束的反射率可达96％，对Nd：YAG激光束的反射率也接近80％。铝合金的热导率在室温下约为普通中碳钢的3倍，因此在实际焊接铝合金过程中，需要保证足够的激光功率，以获得需要的熔深。在不同铝合金的激光焊接中都发现存在一个激光能量密度阈值，若低于此值，焊件仅发生表面熔化，焊接以热传导型进行，熔深很浅，仅在表面形成一道激光冲击痕，而一旦达到或超过此值，等离子体产生，同时诱导出小孔，熔深大幅度提高。因而铝合金激光焊接若想达到深熔焊效果，需要达到一定功率值。但功率也不能达大，易导致因热输入过大使得焊缝凹陷，咬边严重，如图7a所示。在能量小于激光能量密度阈值时，会出现明显的热传导焊形貌，如图7b所示。图7 激光功率对焊缝成形的影响 3 解决方法和结果 1、针对保护气体吹力过大且吹向面积过小而导致熔池不稳定、焊缝保护范围过窄的问题，采用内径较大的保护气管（直径9mm）替代，如图8所示。该气管能在对熔池形成较大保护范围的前提下，减弱气体对熔池成形的干扰。图8 大内径气管保护 2、为了满足焊缝表面成形均匀美观和熔宽2mm以上的要求，采用了慢速、离焦焊接。另外焊接过程中采取上坡调时间100ms、下坡调时间300ms，以减小收弧处形成的弧坑。 选取表1参数作为优化的焊接工艺参数，焊后样件如图9所示，收弧形貌如图10所示。焊缝表面形貌和横断面形貌分别如图11和图12所示。从图9、图10和图11中可以看出，焊缝表面形成细密且均匀一致的鱼鳞纹形貌，并且没有任何表面裂纹和气孔等缺陷，另外收弧弧坑大大减小。从图12中可以检测出，焊缝熔宽达2.5mm，熔深达1.7mm，且内部无气孔、裂纹等缺陷。

轻质铝制夹层板已广泛使用在具备不同速度的各式各样的运输工具上：从公交车至赛车；从货运飞机至航班；从渡轮至赛艇。这些材料的硬度和强度都是非常重要的性能。蜂巢夹层板结构常作为骨架，并使用高性能粘合剂将它们粘合在一起。这种结构在许多工程师看来是有问题的，特别是暴露于在火焰中或浸于水中时。为了解决这些问题，英国焊接研究院(TWI)现已开发出用挤压铝材作芯材的激光焊接金属夹层板结构。    据该研究院称，在试验研究中，商标为Ex-StructTM的铝夹层板是用2mm厚的5083铝合金板和6060铝合金挤压管组成的。挤压模的设计为使管的外圆形成互锁式的连接方式。管的直径为30mm，壁厚2mm。凸凹连接界面的公差被严格控制。据焊接研究院称，他们曾使用激光点焊和激光支柱焊接来示范夹层板制造的可行性和确定影响焊接质量及变形的关键因素。据称，使用直径为1.2mm的4047合金(Al-13%Si)填充丝可减少焊接凝固裂纹，并得到平滑的珠状表面。    Ex-StructTM夹层板的一个示范板是通过在管子机械连接点进行定位并使用Nd:NAG激光点焊制造出来的。激光点焊是沿水平方向从夹层板的一面开始一行接一行地进行。在每行的点焊处通过控制光栅的开/关时间进行连续焊接操作。为了避免焊接裂纹，点焊时，使用脉冲模式，并在脉冲末端采用功率斜降，以降低冷却速度。激光功率的控制斜降可降低焊缝的裂纹敏感性。随后在夹层板的另一面开始进行与上述相同的焊接操作。    Ex-StructTM夹层板的另一个示范板的制造是通过Nd:NAG激光支柱焊得到的。首先将脱脂管放在底板上并使其组成一整体。焊接从表面的一个边缘向另一个边缘呈线性进行，并沿焊缝管子之间的机械连接点进行。此操作重复进行，直至另一边缘的焊接完成。随后对夹层板的另一面进行与上述相同的焊接操作。焊缝呈相对比较平滑的珠状，没有表面缺陷，焊接速度可达到2.6mm/min，激光功率为3kW，喂丝速度为3 mm/min。    多年来，英国焊接研究院一直为全球的民用及军用造船业提供各种材料的解决方案。随着国际竞争的日趋激烈和高速渡轮使用者要求减轻铝制轮船重量呼声越来越大，现在不仅在降低整体寿命成本和革新方面，而且在提高制造的成本效益方面都承受着巨大的压力。因此英国焊接研究院的战略是为那些供铝或用铝企业的薄板、挤压材、铸件或预制板提供增加附加值的方案，以及提供降低材料成本或增加材料功能的技术方案。连接技术的新设想将是该院的为满足现在和未来市场的工作重点。除了开发连接技术外，英国焊接研究院现在还致力于材料开发、覆层技术、扭曲预报、模拟化工作，以及船结构的性能和可靠性预测。

在高精度雷达研制中，需要一个核心微型器件——由金属钼加工而成、直径只有12毫米的球面栅网，栅网里72个梯形小格，小格之间相连的“筋”只有0.12毫米。　　不要小看这微不足道的12毫米。由于钼的熔点高达2000℃，国内没有加工设备，国外技术封锁，球面栅网加工工艺就成为制约中国高端产品提高精度的瓶颈。 　　近日，清华大学与南京四开电子企业有限公司联手研制的五轴联动激光加工机床，成功攻克这道难题：把一个金属钼球体置入该机床的加工头，短短5分钟，一个精致的球面栅网就成型了。 　　“它的加工精度达到μ级，相当于头发丝的1/70。它最大的亮点是五轴联动数控和光纤激光。”据该公司技术人员介绍，这台只有收银机大小的机床还能加工精度要求极高的心脏支架等医疗器械，在航空航天、医疗等领域可大显身手。 　　机床是制造业的基础，而数控系统更被称为是机床产品中的“大脑”。它代表了一个国家工业发展的水平，也是国家综合实力的体现。我国数控机床的发展经历了30年的跌宕起伏，已经由成长期进入成熟期，并且在高端领域屡有创新，不断突破国外的垄断。 　　开发自己的“大脑” 　　目前，我国已经成为世界第一机床消费大国和数控机床进口大国，而数控系统是数控机床的重要组成部分，其成本占机床总成本的30％~50％。 　　统计显示，国内高档数控系统约70％的份额被海外数控公司所占有，而部分高档数控机床仍然被当成战略物资在国际市场上受到禁运限制。五轴（坐标）联动数控机床就是数控机床技术制高点标志之一，用于大型螺旋桨空间曲面加工的五轴联动铣床，曾引发轰动一时的美、日制裁原苏联的“东芝事件”；10年前，美国国会因当时我国进口16台用于飞机制造的此类多轴联动旧机床，还炮制了所谓要求制裁的“考克斯报告” （注：1999年5月25日，美国众议院由共和党议员考克斯牵头的调查委员会公布了一个调查报告，把中国自力更生、独立自主发展起来的尖端技术和关系到国民经济发展的重大科学技术都污蔑为从美国“窃取”或非法“获得”）。 　　南京四开电子企业有限公司总经理陆启建告诉记者，机床控制部分的五轴联动数控，是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它主要应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。 　　今年六七月份，国家发展和改革委员会工业司委托中国机床工具工业协会组织30名行业专家，对航空、船舶、汽车、发电设备和机床工具行业61家企业和院所进行了专项调研。“通过对飞机和航空发动机主要关键件制造工艺和设备进行的摸底调查，我们认为，航空工业工艺复杂，所需机床多为五轴联动等高精度机床。” 据中国机床工具工业协会人士介绍，发动机加工大量使用高精度机床，机匣加工需要多功能、高精度数控机床，如数控立车、数控精密镗床和五轴加工中心，数控系统要具有高级编程功能。 　　“中国的数控企业有信心、也有能力打破国外公司的垄断和技术壁垒，用我们开发的中国‘大脑’来装备我国的当家设备，突破国外封锁。”武汉华中数控有限公司负责人说。华中数控走以通用工业微机为硬件平台的技术路线，通过软件技术的创新，实现了数控系统技术的突破。用通用的工业计算机和电子器件，自主开发出打破国外封锁的4通道、9轴联动“华中1型”高性能数控系统，达到国际先进水平。 　　触角不断延伸 　　不仅如此，我国数控机床产品已延伸到成套、复合领域：中捷机床厂按7个月交货期为上海磁悬浮列车工程项目交出4条以数控镗铣床为主体的生产线，是体现我国机床工业提供成套设备能力的杰出代表。 　　数控超重型机床是水、火、核电电站设备制造、造船、冶金矿山等重大装备制造业及重兵器制造的关键设备，我国已经成为少数几个超重型机床供应国之一。DL250型5米数控超重型卧式镗车床是武重集团自主研发制造的新产品，是迄今为止世界上最大规格的超重型数控卧式车床，该机床总重达1450吨，其中主轴箱重量就达到177吨，主轴端面跳动和径向跳动均在0.008毫米之内。 　　据业内人士介绍，在这台具有完全自主知识产权的重大技术装备上，武重集团实现了3大技术突破：一是该装备的超重型高精度主轴箱重量之大，强度和刚性要求之高，达到了当前世界主轴箱制造的极限；二是超长床身的制造工艺研究和精度达到国内领先水平。该机床床身长45米，导轨达到任意1米长度内误差不超过0.015毫米，任意20米长度内误差不超过0.16毫米，全长45米长度内误差不超过0.27毫米；三是首创国内双工作组三通道数控技术及三轴同步技术。 　　“与发达国家相比，我们正在加快速度迎头赶上。有些产品的开发成功甚至让国外同行着了慌，不仅打破了他们长期在国内市场上的垄断，还迫使他们降低自己产品的价格。” 中国机床工具工业协会常务副理事长于成廷说。 　　抓住差距不放 　　尽管国产高档数控机床在不少领域已经取得重大突破，但是在业内专家看来，我国数控机床技术与世界先进水平相比，还有不小的差距。 　　首先是精度普遍不够。只有少数几种产品达到欧洲标准定位精度。精度差距只是表面现象。其实质是基础技术差距的反映。如普遍未进行有限元分析，未做动刚度试验；大多未采用定位精度软件补偿技术、温度变形补偿技术、高速主轴系统的动平衡技术等； 　　其次，基础材料开发方面的差距，未普及高强度密烘铸铁。在欧美已有一批先进产品采用聚合物混凝土，我国则还是空白； 　　再次，高动、静刚度主机结构和整机性能开发的差距，高速机床主机结构设计方向是增强刚性和减轻移动部件重量，如国际普遍采用龙门式、框式、O型整体结构，箱中箱式结构，L型床身，三轴移动移出机身，侧挂箱式卧式加工中心等。我们则大多未开发； 　　还有一重要差距就是应用技术差距。如国外已开始普及的远程服务技术，我们尚待开发；交钥匙工程——从机床选择、工艺装备( 刀、夹、附、检具 ) 配置与提供到切削用量的确定，尚待开发；展出的高速机床普遍不能做硬切削、干切削表演，高速切削机理及切削数据库的研究在我国近乎空白；不能提供高速切削软件包等等。关键配套件，特别是新兴配套件如电主轴、高速滚珠丝杠副、直线电机、高速高精全数字式数控系统、高精度高频响的位置检测系统等差距较大。 　　饶有意义的是，一则为时30秒的中国制造广告宣传片，自11月23日起在海外播放。对此，一位业内人士表示，中国制造要想提升质量，机床是基础。没有高档机床和精密的加工工艺，中国制造的质量无从谈起。 　　“数控系统关系到国家的产业安全甚至国防安全。它的核心技术是花多少钱也买不来的。因此，中国数控产业的唯一出路，就是走自主创新之路，用中国人自己的核心技术振兴中国数控产业。”于成廷说。  (miki)

高能束流焊接的功率密度(PowerDensity)到达105W/cm2以上。　　束流由单一的电子、光子、电子和离子或二种以上的粒子组合而成。归于高功率密度的热源有：等离子弧、电子束、激光束及复合热源激光束+Arc(TIG、MIG、Plasma)。　　当时高能束流焊接被注重的首要范畴是：①高能束流设备的大型化—功率大型化及可加工零件(甚至零件集成)的大型化。②新式设备的研发，比如，脉冲作业办法以及短波长激光器等。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流质量的进步及确诊。⑤束流、工件、工艺介质相互效果机制的研讨。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧使用范畴的扩展。　　1、激光焊接的较新进展　　1.1新式激光器　　(1)直流板条式(DCSlab)CO2激光器、(2)二极管泵浦的YAG激光器、(3)CO激光器、(4)半导体激光器、(5)准分子激光器。　　1.2激光器功率的大型化、脉冲办法以及高质量的光束形式　　以美国PRC公司为例，几年前，用于切开的CO2激光器功率1500~2000W，而近期的主导产品是4000~6000W，6000W可切开的不锈钢厚度、碳钢厚度别离为35mm和40mm。　　1.3设备的智能化及加工的柔性化　　尤其是对YAG激光，因为可用光纤传输，给加工带来了极大的便利。　　其首要特点是：①一机多用。②选用一台激光机可进行多工位(可达6个)加工。③光纤长度较长可达60m。④开放式的操控接口。⑤具有远距离确诊功用。　　1.4束流的复合　　较首要的是激光-电弧复合。深熔焊接时，熔池上方发生等离子体，复合加工时，激光发生的等离子体有利于电弧的安稳；复合加工可进步加工功率；可进步焊接性差的材料比如铝合金、双相钢等的焊接性；可添加焊接的安稳性和牢靠性；一般，激光加丝焊是很灵敏的，经过与电弧的复合，则变的简单而牢靠。　　激光-电弧复合首要是激光与TIG、Plasma以及GMA。经过激光与电弧的相互影响，可战胜每一种办法本身的缺乏，进而发生杰出的复合效应。　　GMA成本低，运用填丝，适用性强，缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可构成深而窄的焊缝，焊速高、热输入低，但出资高，对工件制备精度要求高，对铝等材料的适应性差。Laser-GMA的复合效应表现在：电弧添加了对空隙的桥接性，其原因有二：一是填充焊丝，二是电弧加热规模较宽；电弧功率决议焊缝顶部宽度；激光发生的等离子体减小了电弧点燃和坚持的阻力，使电弧更安稳；激光功率决议了焊缝的深度；更进一步讲，复合导致了功率添加以及焊接适应性的增强。　　从能量观念看，激光电弧复合对焊接功率的进步非常显着。这首要根据两种效应，一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度；二是两热源相互效果的叠加效应。　　GMA、激光加丝和激光电弧复合三种办法焊接时线能量、焊缝断面以及能量使用率的比较。　　Laser-TIGHybrid可显着添加焊速，约为TIG焊接时的2倍；钨极烧损也大大减小，寿数添加；坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时附近。阿亨大学弗朗和费激光技能学院研发了一种激光双弧复合焊接，与激光单弧复合焊比较，焊接速度可添加约1/3，线能量减小25%。　　英国Conventry大学现代衔接中心亦有Laser-plasma复合焊接的报导。其长处是：进步焊接速度和熔深；因为电弧加热，金属温度升高，降低了金属对激光的反射率，添加了对光能的吸收。在小功率CO2激光实验基础上，还要在12000WCO2激光以及光纤传输的2kWYAG激光器上进行，并为机器人进行PALW打基础。　　1.5激光、工件与维护气体相互效果的研讨　　1.6铝合金的激光焊接　　铝合金因为比强度高、抗腐蚀性好而得以广泛使用。CO2激光焊接铝合金的困难首要在于高的反射率以及导热性好，难以到达蒸腾温度、难于诱导小孔的构成(尤其是对Mg含量比较小时)以及简单发生气孔。进步吸收率的办法除了表面化学改性(如阳极氧化)、表面镀层、表面涂层等外，也有用激光-TIG、激光-MIG的报导，其间MIG-DCelectrodeposition办法因为表面的整理效果强和加丝的合金化效果效果为好。　　较近，比利时的LCretteur和法国的SMarya对6061铝合金进行了混合气和焊剂的CO2激光焊。在给定的实验条件下标明：70%He+30%Ar、气流方向与焊接方向相反时效果为好；针对穿透焊接时焊缝反面简单发生下垂缺点，选用75%LiF+25%LiCl的焊剂，起到了祛除氧化、改善熔化金属与反面母材的接合，使反面焊缝具有"上翘"效应，在较宽的参数区间内构成了规整的焊道。对6061铝合金的焊接标明，焊缝强度可到达母材的90%。　　1.7激光熔覆　　激光熔覆与其它表面改性办法比较，加热速度快、热输入少，变形极小；结合强度高；稀释率低；改性层厚度可精确操控，定域性好、可达性好、出产功率高。　　激光熔覆除用于民品外，英、美等国也已用于航空机发动机Ni基涡轮叶片的耐热、耐磨层的熔覆及修正。　　2、电子束焊接和等离子弧焊接的较新进展　　国外电子束焊接展开可归结为：超高能密度设备研发、设备智能化柔性化、电子束流特性确诊、束流与物质效果机制研讨以及非真空电子束焊设备及工艺的研讨等。　　在日本，加快电压600kV、功率300kW的超高压电子束焊机已面世，一次可焊200mm的不锈钢，深宽比达70：1。　　日、俄、德展开了双及填丝电子束焊技能的研讨。在对大厚度板靠前次焊接的基础上，经过第2次填丝来补偿顶部下凹或咬边缺点；日本选用双抢完结了薄板的超高速焊接，反面无飞溅，成形杰出。　　法国研发成功的双金属和三金属薄带材电子束焊接机也颇引人注重。　　关于非真空电子束焊接，德国完结了母材为AlMg0.4Si1.2的旋转件的填丝焊接，加丝材料为AlMg4.5Mn，送丝速度35m/min，焊接速度高达60m/min。该研讨在斯图加特大学的25kW电子束焊机上完结。　　非真空电子束焊接在轿车制作范畴一向倍受注重。例如，手动变速器中同步环与齿轮的非真空电子束焊接，出产率已超越500件/小时。　　较近，德国和波兰的学者一起研发了真空电子束焊接时设备于真空室中的非触摸测温设备，丈量点较小直径1.8mm，首要用于陶瓷和硬质合金的钎焊，该设备可扫除随机的暖流的搅扰，丈量精度高。　　在等离子弧焊接方面，变极性等离子弧焊以及铝合金穿孔等离子立焊是注重点之一。　　3、国内高能束流焊接现状　　在国内，高能束流焊接越来越引起更多相关人士比如焊接、物理、激光、材料、机床、计算机等作业者的注重。国内涵设备水平上，与国外有必定距离，但在工艺研讨上，水平则较为挨近，甚至在某些方面还有自己的特征。　　3.1激光焊接　　在设备出产与研讨上，首要出产千瓦级的CO2激光设备和1千瓦以下的固体YAG激光设备。　　国内对激光焊接研讨首要会集在激光焊接等离子体构成机理、特性分析、检测、操控、深熔激光焊接模仿、激光-电弧复合热源的使用、激光堆焊等。清华大学从声和电的视点，分析了熔透状况的声信号，提出了激光焊接等离子体的等效电路及电特性数学模型；在按捺等离子体的负面效应方面，清华大学张旭东、陈武柱等提出了侧吸法；国家产学研激光技能中心的肖荣诗、左铁钏提出了双层表里圆管吹送异种气体法；西北工业大学的刘金合提出了外加磁场法。　　3.2电子束焊接　　我国自行研发电子束焊机始于1960年代，至今已研发出产出不同类型和功用的电子束焊机上百台，并构成了一支研发出产的技能部队，能为国内市场供给小功率的电子束焊机。　　近年来，呈现了要害部件(电子，高压电源等)引入、其它部件国内配套的引入办法，这种办法的长处是：设备既坚持了较高的技能水平，又能大大降低成本，一起还能对用户供给较完善的售后服务。　　现在，以科学院电工所的EBW系列为代表的轿车齿轮专用电子束焊机占有了国内轿车齿轮电子束焊接的首要市场份额；我国的中小功率电子束焊机已挨近或赶上国外同类产品的先进水平，而报价仅为国外同类产品的1/4左右，有显着的性能报价比优势。　　在机理及工艺研讨上，北京航空工艺研讨所、北京航空航天大学、天津大学、上海交通大学、西北工业大学、我国科学电工所、桂林电器科学研讨所、西安航空发动机公司、航天材料及工艺研讨所展开的作业触及熔池小孔动力学、电子束钎焊、接头疲惫裂纹扩展行为、接头剩余应力、填丝焊接、部分真空焊接时的焊缝轨道示教等。　　3.3等离子弧焊接　　在等离子弧焊设备方面，西北工业大学展开了脉动等离子喷焊技能研讨，经过在工件和喷阳极(喷嘴)间接入高频的IGBT无触点开关，成功地完结了搬运弧和非搬运弧的高频替换作业，完结了单一电源下的等离子喷焊。西安交通大学展开了适宜于Al、Mg及其合金的变极性等离子弧焊设备的研讨，主弧的正、负半波别离由两台直流电源供电，对工件(铝)完结了变极性焊接，它不只使电弧安稳，并且还有牢靠的阴极整理效果。北京航空工艺研讨所展开了脉冲等离子弧焊的"一脉一孔"的工艺研讨；在穿孔等离子弧焊小孔特征及行为检测方面，哈尔滨工业大学、北京航空工艺研讨所以及清华大学别离经过光谱信息、电弧电压和电流的频谱分析，检测小孔的树立、闭合以及小孔尺度；天津大学的王惜宝、张文钺分析了等离子弧粉末堆焊时粉末在搬运弧中的输运行为及其首要影响要素，计算了铁基合金粉末和碳化硼粉末、不同参数下在弧柱中的输运速度散布及沿弧柱横截面上的粉通量散布。在重要的使用方面，西安航空发动机公司使用克己的电源设备配以进口的等离子焊，完结了某航空发动机工艺的改善。

1、机械连接技术 　　铝合金导热率高，采用传统电阻点焊技术连接能耗极高，而且质量难以保证。目前，国外汽车制造厂商大量采用自冲铆接、自切削螺钉等机械连接方法实现铝合金连接，而该技术目前则由英国Henrob、美国Emhart、德国Bollhoff等国外公司所垄断。我国需要通过自主创新，研发拥有自主知识产权的机械连接装备与工艺，以打破国外的技术壁垒。 　　2、焊接技术 　　对铝车身零部件连接技术而言，目前除大量采用锁铆、自切削螺钉、自攻螺钉、冲联工艺及胶（粘)接等非熔化连接方法外，还大量采用MIG焊、激光焊（包括激光熔焊、激光钎焊）及激光-MIG电弧复合焊等熔化焊接方法。其中，MIG焊、激光焊及激光-MIG电弧复合焊、搅拌摩擦焊成为铝车身零部件焊接的标准工艺。2012 欧洲白车身冠军车型——Benz SL的亮点是搅拌摩擦焊首次得到大量的应用。车身焊点当量达到6669个，对于车身刚度的提升起到重要的作用。 　　3、柔性化包边技术 　　车身覆盖件外形质量要求高、精度控制严，传统模压包边投入大、柔性差，机器人滚压工艺（rollerhemming）成为包边柔性化的必然趋势。国外成熟的汽车设备供应商已有很多具备了柔性化铝合金包边技术，例如德国ThyssenKrupp、美国Hirotec、德国Edag、英国DVA等公司。目前，国内铝合金覆盖件配套的包边设备供应商主要是欧美企业。

新日铁利用脉冲激光和电脑辅助设计，成功开发了彩色不锈钢的制造技术。新日铁开发的方法是将不锈钢钢板浸渍于硝酸溶液中，然后用脉冲激光照射，控制照射时间的长短，钢板的表面便会呈现蓝、绿、金黄等7种颜色，所需要的费用仅为其他着色工艺的1／7左右。 该公司将台铬17％的不锈钢板与含铬18％、含镍8％的不锈钢板浸于5％的硝酸溶液中，然后以每平方米0.8焦耳能量密度的脉冲激光照射，结果发现，不锈钢板未受激光照射的部分含铬量降低至10％；而受激光照射的部分含铬量会随着照射时间的增加而提高，最高可达30%。在脉冲激光的照射下，不锈钢板表面所形成的氧化膜的颜色，会随着含铬量的增加而发生变化。因此，可以通过控制激光照射时间，得到不同颜色的不锈钢。 在常用的原色不锈钢中，奥氏体不锈钢是最适合着色的材料，可以得到令人满意的彩色外观。铁素体不锈钢由于在着色溶液内会增加被腐蚀的可能性，得到的包彩不如奥氏体不锈钢鲜艳。而低铬高碳马氏体不锈钢，由于其耐腐蚀性能较差，只能得到灰暗的色彩。或黑色的表面。据报道，奥氏体不锈钢经过低温表面氧化处理着色法着色后，在工业大气中暴露6年、在海洋性气氛中暴露1.5年、在沸水中提泡28天、或被加热到300℃左右，其色彩光泽均无明显变化。此外，采用这种方法着色的彩色不锈钢还可以承受一般的模压、拉延和弯曲等加工工序。

一、铝合金焊接的特点铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中，采用铝合金代替钢板材料焊接，结构重量可减轻50%以上。 　　铝合金焊接有几大难点： 　　①铝合金焊接接头软化严重，强度系数低，这也是阻碍铝合金应用的最大障碍；②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3其熔点为2060℃) ，这就需要采用大功率密度的焊接工艺；③铝合金焊接容易产生气孔；④铝合金焊接易产生热裂纹；⑤线膨胀系数大，易产生焊接变形；⑥铝合金热导率大(约为钢的4倍) ，相同焊接速度下，热输入要比焊接钢材大2～4倍。 　　因此，铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 　　二、铝合金的先进焊接工艺针对铝合金焊接的难点，近些年来提出了几种新工艺，在交通、航天、航空等行业得到了一定应用，几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点，焊后接头性能良好，并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 　　1.铝合金的搅拌摩擦焊接搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位，通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦，摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使焊件压焊在一起。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化，是一种固态连接过程，故焊接时不存在熔焊的各种缺陷，可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料，如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al -Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经进入工业化生产阶段，在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件，美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。 　　铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成，焊缝区晶粒细化，无熔焊的树枝晶，组织细密，热影响区较熔化焊时窄，无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷，综合性能良好。与传统熔焊方法相比，它无飞溅、烟尘，不需要添加焊丝和保护气体，接头性能良好。由于是固相焊接工艺，加热温度低，焊接热影响区显微组织变化小，如亚稳定相基本保持不变，这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小，对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比，它可不受轴类零件的限制，可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜，并在48h 内进行加工，而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可，并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。 　　搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点： 　　①铝合金搅拌摩擦焊接时速度低于熔化焊；②焊件夹持要求高，焊接过程中对焊件要求加一定的压力，反面要求有垫板；③焊后端头形成一个搅拌头残留的孔洞，一般需要补焊上或机械切除；④搅拌头适应性差，不同厚度铝合金板材要求不同结构的搅拌头，且搅拌头磨损快；⑤工艺还不成熟，目前限于结构简单的构件，如平直的结构、圆形结构。搅拌摩擦焊工艺参数简单，主要有搅拌头的旋转速度、搅拌头的移动速度、对焊件的压力及搅拌头的尺寸等。 　　2.铝合金的激光焊接铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding) 是近十几年来发展起来的一项新技术，与传统焊接工艺相比，它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点，特别对热处理铝合金有较大的应用优势。可提高加工速度并极大地降低热输入，从而可提高生产效率，改善焊接质量。在焊接高强度大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现。 　　激光焊接铝合金有以下优点： 　　①能量密度高，热输入低，热变形量小，熔化区和热影响区窄而熔深大；②冷却速度高而得到微细焊缝组织，接头性能良好；③与接触焊相比，激光焊不用电极，所以减少了工时和成本；④不需要电子束焊时的真空气氛，且保护气和压力可选择，被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X射线；⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接；⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输，从而使工艺适应性好，配合计算机和机械手，可实现焊接过程的自动化与精密控制。 　　现在应用的激光器主要是CO2和YAG激光器，CO2激光器功率大，对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对CO2激光束的吸收率比较小，在焊接过程中造成大量的能量损失。YAG激光一般功率比较小，铝合金表面对YAG激光束的吸收率相对CO2激光较大，可用光导纤维传导，适应性强，工艺安排简单等。 　　在焊接大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现 。 　　铝及铝合金的激光焊接难点在于铝及铝合金对辐射能的吸收很弱，对CO2 激光束(波长为10. 6μm) 表面初始吸收率1. 7 %；对YAG激光束(波长为1. 06 μm)吸收率接近5 %。

铝合金车架现在现已在轿车中广泛地运用。铝合金原料比较曾经造车常用的钢铁，性质上有着很大的差异。这就使得出产商在对铝合金进行焊接的进程中遇到了不少的难点。因而工程师们针对铝合金焊接上的难点，活跃改造传统的焊接技能，为铝合金车架未来更广泛地运用到轿车中铺桥搭路。　　铝合金在焊接中首要存在以下难点：　　1.铝合金与氧的亲和力很强。在空气中极易与氧结合生成细密而健壮的氧化铝薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，远远超越铝及铝合金的熔点，并且密度很大，约为铝的1.4倍。在焊接进程中，氧化铝薄膜会阻止金属之间的杰出结合，并易构成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促进焊缝构成气孔。这些缺点，都会下降焊接接头的功能。　　为了确保焊接质量，焊前有必要严厉整理焊件表面的氧化物，并防止在焊接进程中再次氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有用地防护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特色。　　详细的维护办法是：焊前运用机械打磨或化学办法D40铲除工件坡口及周围部分的氧化物；焊接进程中要选用合格的维护气体进行维护（例如99.99%Ar）。　　2.铝合金的导热率和比热大。铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，在焊接进程中许多的热能被敏捷传导到团体金属内部，为了取得高质量的焊接接头，有必要选用能量会集、功率大的热源，8mm及以上厚板需选用预热等工艺办法，才能够完成熔焊进程。　　3.铝合金车体的线膨胀系数大。铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝结时体积缩短率达6.5%～6.6%，因而易发生焊接变形。防止变形的有用办法是除了挑选合理的工艺参数和焊接次序外，选用适合的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时特别如此。　　别的，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中构成结晶裂纹的倾向性和在热影响区构成液化裂纹的倾向性均较大，往往因为过大的内应力而在脆性温度区间内发生热裂纹，这是铝合金，特别是高强度铝合金焊接时最常见的严峻缺点之一。　　在实践焊接现场中防止这类裂纹的办法首要是改善接头规划，挑选合理的焊接工艺参数和焊接次序，选用习惯母材特色的焊接填充材料等。　　4.铝合金部件焊接时简略构成气孔。焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易发生的缺点，特别是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时发生气孔的首要原因，这现已为实践所证明。氢的来历，首要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其间焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对焊缝气孔的发生，常常占有杰出的位置。铝及铝合金的液体熔池很简略吸收气孔，在高温下溶入的许多气体，在由液态凝结时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝结进程中气体来不及分出，而集合在焊缝中构成气孔。　　为了防止气孔的发生，以取得杰出的焊接接头，关于的来历要加以严厉控制，焊前有必要严厉约束所运用的焊接材料（包含焊丝、焊条、熔剂、维护气体）的含水量，运用前要严厉进行枯燥处理，整理后的母材及焊丝最好在2～3小时内焊接结束，最多不超越24小时。TIG焊时，选用大的焊接电流合作较高的焊接速度。MIG焊时，选用大的焊接电流慢的焊接速度，以进步熔池的存在时刻。　　5.铝合金在高温时的强度和塑性低。铝在370℃时强度仅为10MPa，焊接时会因为不能支撑住液体金属而使焊缝成形不良，乃至构成陷落或烧穿。为了处理这个问题，焊接铝及铝合金时常常要选用垫板。　　而近年来在欧美车厂开端广泛运用的激光焊接技能，针对铝合金这位“新成员”，也针对性地进行了一系列的改善。　　跟着合金元素的添加，八组可锻合金呈现了，将铝的全体运用扩展到了一个广泛的制作业运用。可是，不论是合金仍是全体运用，仍是存在可焊性问题。　　走运的是，大多数合金能够成功地进行熔焊，这取决于合金填充材料。运用激光器能够处理困扰传统技能如金属惰性气体电弧焊等的难题。和金属惰性气体电弧焊比较，激光加工的焊接速度更快，热量输入更少，热影响区域更小，歪曲变形更少，在许多情况下能够自焊接。　　可是，铝和铝合金仍具有一些扎手的特点，假如不适当处理就会对焊接构成影响。合金蒸腾和凝结温度的广泛规模会导致锁孔不稳定、多孔性、气泡、损失机械功能以及在焊接冶金中呈现各种缺点，例如热裂纹。熔融铝的高氢解度会导致许多焊缝气孔和气泡。低粘度和高度流动性的熔融铝会构成焊道底的沉降和松垂。　　最终，铝的高反射性加上高导热性会引起光能量耦合到材料上。虽然上述这些听起来让人很懊丧，但其实激光焊接铝的前史和成功事例恰恰相反。这些扎手的特性以及相关的焊接问题都有清晰和证明过的处理方案。　　扼要了解一下最常见的五个问题，机制以及控制办法　　热裂纹或许焊接凝结裂纹是凝结压力作用于微观结构的成果，铝的高热分散性和导热性会加重这些裂纹。一般运用适宜的填充焊丝或镶嵌填充箔材料来改动焊接功能和防止裂纹灵敏峰值就能够防止热裂纹灵敏性。　　例如，要取得杰出可焊性，添加硅和镁的典型值分别为大于2-3%和大于3-4%。在2000系和6000系铝合金中这些合金的典型规模为0.4-1.6%，意味着在大多数情况下这些合金需求填料然后完成无裂纹焊接。　　曩昔铝的高反射性关于激光焊接来说是一个问题。可是，跟着高功率、高光束质量的二氧化碳激光器的逐渐开展，以及高功率、高亮度固体光纤激光器的呈现，将能量耦合至铝上不再成其为问题。　　这里有一个需求留意的错误观念：现在许多人以为因为固体激光器（如碟片激光器和光纤激光器）的波长较短，被铝吸收得更多，因而就是一切运用的最佳挑选。　　现实并非这样，关于厚度约4或5mm的材料来说，波长最好是1μm。可是假如材料厚度是在6mm以上，二氧化碳激光器（10.6μm波长）更好。虽然切当的物理作用仍存在争议，可是简略的解说是吸收率更高意味着材料的上层部分吸收了更多来自1μm波长的能量。而运用二氧化碳激光器，10.6μm的波长能够反射到锁孔，然后更深地穿透材料。　　激光焊接已运用于轿车业，用以衔接如车架、车顶、车门、后备箱、驾驭杆、轮毂和燃油过滤器等多种铝质零部件。一种值得留意的运用是运用激光端接（对接）焊技能焊接宝马7系豪华轿车的铝质车门。　　铝成为宝马规划师们选中的材料，不只因为其质量轻，并且因为能为将来在更大排量轿车上运用激光焊接铝材取得重要经验。虽然被选中的合金（铝5083）是一种能够主动可焊接的材料，可是制作工程师挑选运用端接接头规划和激光焊接，并运用填充焊丝来坚持凸缘宽度挨近肯定最小值。这让工程师们能够将横截面最大化，然后运用最少的材料来添加断面系数和惯性力矩。　　激光焊接车门的断面系数是电阻点焊车门的1.7倍，惯性力矩是2.3倍，在强度和硬度方面都有了很大的提高。每辆轿车的四扇铝质车门含有长度超越15米的激光焊接缝，比钢质车门要轻约30%。严密而更连接的激光焊接缝还有一个长处在于不需求粘合剂，然后进一步减轻了分量，下降了本钱。　　制作商们将铝视作其出产运用的抱负金属，首要原因在于铝的质量强度比和耐腐蚀性。大多数铝合金是能够熔融焊接的（不论有无填料），存在的一些常见的焊接问题也现已过在出产中取得有用的办法得到战胜。从20世纪90年代开端，多个职业现已在出产中运用激光焊接许多铝和铝合金零部件。　　宝马7系豪华轿车就是一个很好的比如，而未来的愿景是，激光加工、强度、轻质以及本钱等要素都集合起来，发明一个高雅的处理方案。跟着燃油经济性在轿车业的强制执行，轿车的轻量化趋向是无法防止的。铝必定会成为轻量化的重要组成部分，并且因为本身具有的优势和功能，激光焊接也会享有相同的位置。

白铜板是以镍为主要合金无素的铜合金。以铜一镍合金为基础加入第三元素如锌、锰、铝等的 白铜棒 ，相应地称为锌白铜棒、锰白铜棒、铝白铜棒等。超薄0.3MM厚度白铜板价格铜一镍合金具有好的耐蚀性和中等强度、高塑性，能热、冷态压力加工，还有很好的电学性能，除用做结构材料外，还是重要的高电阻和热电偶合金。铜板的切割方式有哪些？铜板切割，如果不需要很精密，就用氧割好了，要紧密的话那就用激光切割了。激光切割是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。

真空镀铝纸的主要特点  　　真空镀铝纸，也称喷铝纸、镀铝纸、蒸镀纸。真空镀铝纸是在1.33×102帕以上的高真空中，以电阻、高频或电子束加热，使铅丝加热到1400摄氏度左右气化后附着在纸基上形成的。真空镀铝纸生产工艺可分为直接蒸镀法和转移蒸镀法两种。直接法(也称纸面镀铝)，是预先对纸表面进行涂覆处理，以提高纸张表面平整性、光亮度，然后将纸直接置于真空镀铝机进行镀铝，这种方法仅适于薄纸(40克～120克)喷铝，常见的有铜版纸、白板纸和卡纸等。直接法镀铝层和纸面纤维的疏松结构相吻合，表面会呈细微孔，平滑度也相应较差。转移法(也称膜面镀铝)，是以PET、BOPP薄膜为转移基材，经涂布、上色、喷铝、复合、剥离等工艺处理，然后将PET 膜等基材置于真空镀铝机镀铝后，再涂胶与纸进行复合，而后将PET膜剥离，镀铝层通过胶粘作用转移到卡纸表面上而成。转移法铝膜平整性好、金属光泽强、平滑度较高，比较适应包装印刷。与直接法相比，转移法生产的镀铝纸具有铝层附着力牢固可靠，充分利用了PET膜的平整度使纸面金属光泽更加明亮，提高外观效果；可以生产厚度40 克～450克的纸或纸板；可根据需要生产彩虹等多种全息激光防伪图案文字的镀铝纸产品等优点。  　　归纳起来，真空镀铝纸具有如下特点：  　　1.成本低。镀铝的成本低于铝箔复合。由于镀铝纸的金属层厚度小(一般镀铝纸的铝层厚度仅为0.025 微米～0.035微米，而铝箔卡纸的铝箔厚度约为7微米，是铝箔复合纸用铝量的1／200～1／300，用铝量少。另外还可从提高生产线速度，改进设计和材料管理等方面来降低成本。如镀铝纸作烟标其生产速度比铝箔复合纸可高200包／分钟。此外，PET 膜可反复使用6 次～8次。最终统计，真空镀铝纸比铝箔纸住成本费用上可节约10%左右。其次，真空镀铝纸适于高速印刷，可提高印刷的生产效率。  　　2.符合绿色环保和要求。铝箔金银卡纸、PET复合卡纸虽然已成为装饰性能与防伪性能均佳的高档包装材料，但它们是非环保材料。铝箔金银卡纸是铝箔与纸的复合产品，无法完全焚烧，既不能作为铝制品回收，也无法作为纸类回收，不符合环保要求。PET复合卡纸是镀铝膜与纸的复合产品，由于塑料膜不能降解，也非环保产品。而镀铝纸则由于使用铝量少，故镀铝纸既有金属质感，又具有可降解。可回收，容易处理和再生利用的特点，是绿色环保型的包装材料。另外，镀铝纸生产所用原辅材料无味、无毒，安全卫生，符合美国FDA标准。  　　3.防伪效果好。真空镀铝纸易于进行激光全息处理，处理后的真空镀铝纸称为激光喷铝纸(简称激光纸)。激光喷铝纸是将激光全息的图案或文字信号通过模压的方式加载到喷铝纸的表面而成。激光喷铝纸的激光亮度比普通透明膜的亮度强几倍，激光图案擦不掉。由于激光喷铝纸的生产工艺较为复杂，科技含量高，设备投资大，不易伪造，因此激光喷铝纸有较好的防伪效果。  　　4.适用范围广。镀铝纸可分为低克重(50 克以下)和高克重(300克以上)。低克重镀铝纸既有纸张的柔韧性，又具有铝箔复合纸的空气阻隔性能，主要用于糖果、巧克力、口香糖等产品包装，但在香烟内衬纸上的应用目前还停留在试验阶段，尚未进入批量使用；高克重镀铝纸板印刷透明的多彩油墨，能透出高贵富丽的金属光泽，主要用于月饼盒、化妆品盒、牙膏盒、酒盒和礼品盒的外包装制作，精美华贵，能提升产品价值。目前。镀铝纸广泛应用于日常生活中烟、酒、食品、药品和日用品等高档包装领域。镀铝纸既有复合铝箔卡纸和PET覆膜卡纸的金属光亮感，又有白卡纸原来的可塑性。同时它又是一种环保型纸张，物耗相对更为降低，并可做细纹热压。真空喷铝纸不仅外观华丽，更重要的是它具有防伪性和可降解性，是符合国际潮流的环保产品。以白卡纸作基材的镀铝纸板印刷后，可以应用于硬包香烟的外包装和酒类包装盒。用进口的木浆原纸制成的镀铝纸可应用于玻璃瓶的标签。而食品和药品包装使用镀铝纸，能解决采用复合包装膜包装的粉状药品因静电吸引而不易倒出药粉这一问题。

稀土的分类 1)轻稀土(又称铈组)：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。 2)重稀土(又称钇组)：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。 铈组与钇组之别，是由于矿藏经别离得到的稀土混合物中，常以铈或钇份额多的而得名。 稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表明。它们的称号和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。 铒(Er) 1843年，瑞典的莫桑德发现了铒元素(Erbium)。铒的光学性质十分杰出，一直是人们重视的问题： (1)Er3＋在1550nm处的光发射具有特殊含义，由于该波长正好坐落光纤通讯的光学纤维的最低丢失，铒离子(Er3＋)遭到波长980nm、1480nm的光激起后，从基态4I15/2跃迁至高能态4I13/2，当处于高能态的Er3＋再跃迁回至基态时发射出1550nm波长的光，石英光纤可传送各种不同波长的光，但不同的光光衰率不同，1550nm频带的光在石英光纤中传输韶光衰减率最低(0.15分贝/公里)，简直为下限极限衰减率。因而，光纤通信在1550nm处作信号光时，光丢失最小。这样，如果把恰当浓度的铒掺入适宜的基质中，可根据激光原理效果，扩大器可以补偿通讯体系中的损耗，因而在需求扩长1550nm光信号的电讯网络中，掺铒光纤扩大器是必不可少的光学器材，现在掺铒的二氧化硅纤维扩大器已完成商业化。据报道，为防止无用的吸收，光纤中铒的掺杂量几十至几百ppm。光纤通信的迅猛发展，将拓荒铒的使用新领域。 (2)别的掺铒的激光晶体及其输出的1730nm激光和1550nm激光对人的眼睛安全，大 气传输功能较好，对战场的硝烟穿透才能较强，保密性好，不易被敌人勘探，照耀军事目标的对比度较大，已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。(3)Er3＋加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，是现在输出脉冲能量最大，输出功率最高的固体激光材料。 (4)Er3＋还可做稀土上转化激光材料的激活离子。 (5)别的铒也可使用于眼镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和上色等。  氧化铒稀土氧化铒为玻璃添光荣铒激光和超脉冲CO2激光使用于口腔临床医治掺铒光纤扩大器

浮选氧化铅锌矿困难已经成为困扰选矿工作者的难题，近年来，对于浮选氧化铅锌矿的研究有了很大的进展，也获得了一定的经济效益。本文就氧化铅锌矿能浮选吗?氧化铅锌矿难浮的原因有哪些来为您展开详细论述。　　浮选氧化铅锌矿困难的原因有：氧化铅锌矿的物质组成复杂、性质较脆、易被氧化铁污染，失去原有的可浮性、含有铅铁矾、菱铅矾等难选物质、氧化铅锌矿物紧密共生，难以解离，而且在混合矿中，被次生硫化铜薄膜复盖的原有硫化矿物受到强烈的活化。这些都是造成氧化铅锌矿难以浮选的原因。 　　尽管困难重重，但是选矿工作者们在最近几年对氧化铅锌矿的浮选工作作出了大量的试验研究，较为突出的研究成果包括： 　　1、新型浮选工艺 　　随着矿石的日益贫细杂化，矿石越来越难以选别，尤其矿石性质极为复杂的氧化铅锌矿采用单一浮选法或冶金方法都不能有效地回收，此时，研发氧化铅锌矿浮选的新工艺、新方法对氧化铅锌矿的开发利用显得尤为重要 　　激光辐射浮选工艺是将矿物采用激光照射后，再以硫化浮选法将有用矿物回收方法简单易行，但局限性较大，对多数氧化矿物选择性差，且激光对人体有害，因此激光辐射浮选法尚处于探索阶段，童雄等人采用激光辐射菱锌矿，再以硫化一胺法浮选结果表明，未经激光辐射的菱锌矿选别指标较差，而经辐射后的菱锌矿浮选效果得到很大的改善，选别指标更好激光照射可改善氧化锌矿的硫化一胺法浮选效果。 　　2、重选(磁选)一浮选联合流程 　　某些氧化铅锌矿因矿石性质的特殊性，需采用重选—浮选联合流程或者磁选—浮选联合流程处理才能达到综合回收金属的目的，其优点是充分利用矿石自身特点，将密度较大或者具有磁性的矿物以重选或者磁选回收，或者采用重选预抛尾该法主要适用于金属矿物与脉石矿物密度相差较大或者矿物具有磁性的矿石采用重选与浮选联合处理氧化铅锌矿可使矿物得到良好的分选，该法生产应用前景较大，因为重选法流程简单，管理方便，成本低，与浮选法结合后，将使精矿品位和回收率都可以得到提高。 　　综上所述，目前单独浮选法对于氧化铅锌矿选矿来说，还是比较困难。可采用重选浮选联合或磁选浮选联合的方法。随着时间的推移，相信在氧化铅锌矿难浮问题上还会有大的进展。

近年来，随着我国汽车产业的高速发展以及世界能源问题的日益突出，汽车越来越朝着轻量化的方向发展。由于铝具密度小、耐腐蚀等优点而广泛应用在汽车工业上。铸造铝合金比纯铝有较高的力学性能与工艺性能，因此，其广泛应用于汽车发动机、汽车底盘及汽车轮毂等部件上。然而，铸造铝合金耐腐蚀耐磨性能较低，特别是Al-Si合金和Al-Cu合金，限制了其更广泛的应用。因此，通过表面改性来克服铸造铝合金耐磨耐腐蚀性较低的缺点，以拓展铸造铝合金应用发展。目前，为改善铸造铝合金耐腐蚀耐磨性能而采用的表面改性方法主要有:微弧氧化法、激光表面处理法、化学镀、电镀法以及阳极氧化法。　　1. 铸造铝合金表面改性主要方法　　1．1微弧氧化法　　微弧氧化是20世纪30年代发展起来的一门表面改性技术。它是利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的微等离子氧化反应，从而在以铝、钛、镁等金属及其合金为材料的工件表面原位生成优质的强化陶瓷膜。在铝合金上，通过微弧氧化生成的氧化膜由外部疏松状的γ-Al2O3和内部致密的α-Al2O3组成。在微弧氧化过程中，电流密度、电解质成分以及铝合金中的合金元素均对氧化膜的质量及生长速度产生重要的影响。在氧化过程中，阴极和阳极都有气体放出，并且伴随着氧化膜的生长过程，因此，电极的电流密度强烈地影响着氧化膜的组成、结构，也影响着铝合金的耐腐蚀性能。研究表明，在比较高的阳极电流密度下，氧化膜主要包含α-Al2O3，而在较低的阳极电流密度下，氧化膜几乎都是γ-Al2O3。JuhiBaxi的研究表明，随着电流密度的增加铝合金的耐磨性却相应降低。微弧氧化的电解质对氧化膜的质量有重要的影响，传统的电解质为硅酸盐或铝酸盐，Polat认为低浓度的硅酸钠可得到较高硬度的陶瓷膜。而Zheng则认为钨酸盐比硅酸盐更加稳定。电解质中添加稀土元素也对微弧氧化的成膜速度产生重要的影响，随着Ce(Ⅲ)浓度的增加成膜速度先增加后降低。氧化电解质中添加氟离子会降低微弧氧化膜的孔隙率，提高氧化膜的抗腐蚀性能。添加Na3AlF6和酒石酸钠则提高了陶瓷膜的硬度。　　1．2激光处理法　　1．2．1表面合金化　　一般来说，由于铝合金本身的特点耐磨性都不是很高，就是硬度较高的高硅铝合金也不具有较高的承载能力，因此，表面强化以提高其耐磨性成为拓展铝合金尤其是铸铝应用的一种常用方法，而激光表面合金化可以在铝合金基体和外加的金属或合金间形成金属间化合物，能大幅度提高铝合金的硬度，进而增加其耐磨性，从一定程度上也能提高其耐腐蚀性能。　　应用快速激光合金化技术可以按照需要在铝合金表面加入合金元素、在改性层内产生期望的强化相，从而提高材料的硬度，提高耐磨性能。激光合金可提高涂层的显微硬度到900HV左右，经过激光合金化后铝合金的抗腐蚀性能提高1倍以上。然而，激光合金化容易过度重熔，特别是在激光功率低、扫描速度小、预涂层厚度大的情况下，容易使涂层产生气孔缺陷。目前防止的办法是采用加大重叠量或采用两次激光处理，这样就增加了涂层的成本。