高能束及特种焊接技术的发展（一）

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　　0前言

　　高能束流焊接的功率密度(Power Density)可达到105W/cm2以上。束流可由单一的电子、光子、电子和离子或二种以上的粒子组合而成。目前，用在焊接领域的高能束流主要是等离子弧、电子束和激光束。TIG(Activating—Flux TIG)焊亦具有高能束流焊接的特点。爆炸焊能将相同的、特别是不同的金属组合，简单、迅速、和牢固的焊接在一起，其最大用途是制造大面积的不同形状、不同尺寸、不同用途的双金属及多金属复合材料。

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　　1高能束流焊接当前被关注的领域特点

　　当前高能束流焊接被关注的主要领域是：

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　　⑴高能束流设备的大型化—功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。

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　　⑵新型设备的研制，诸如，脉冲工作方式以及短波长激光器等。

　　⑶设备的智能化以及加工的柔性化。

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　　⑷束流品质的提高及诊断。

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　　⑸束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。

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　　⑹束流的复合。

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　　⑺新材料的焊接

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　　⑻应用领域的扩展。

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　　2激光焊接的最新进展

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　　2.1新型激光器

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　　1)直流板条式(DCSlab)CO2激光器，这种激光器被誉为CO2激光器新的里程碑，光束质量极好(k > 0.8),消耗气体少(0.3L / h)，运行可靠、免维修，运行费用低，商品型的已达3500W。

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　　2)二极管泵浦的YAG激光器，

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　　二极管泵浦可以使用近20000小时，而LAMP泵浦时，500小时左右就要更换泵浦灯，该类激光器商品型的已达5000W。

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　　3)CO激光器，波长5.3μm，是CO2激光的一半，发散角也为CO2激光的一半，同样的条件下，PD为CO2的4倍。

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　　4)半导体激光器，波长0.85～1.65μm，可用光纤传输，体积小，输出功率已达3 kW。

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　　5)准分子激光器，波长处于紫外波段，范围193～351nm，约是YAG激光器的1/5和CO2激光的1/50，单光子能量比大部分分子的化学键能都高，能深入材料分子内部进行加工，加工基理是基于光化学作用，在非放热效应下进行，因此，材料变形极小。准分子激光器还可调谐，功率水平在实验室已达千瓦级。

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　　2.2激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式

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　　以美国PRC(Penn Research Corporation)公司(北美最大的快速轴流CO2激光器制造厂家)为例，几年前，用于切割的CO2激光器功率主要是1500～2000W，而近期的主导产品是4000～6000W，6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35mm和40mm。

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　　PRC激光器有三种脉冲方式。

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