激光焊接简介及应用分析
13页1、激光焊接简介及应用分析一、 激光焊接简介及应用1、激光焊接概述激光焊接利用激光束优异的方向性和高功率密度等特性进行工作,通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物溶化并形成牢固的焊点和焊缝。激光焊接根据焊接作用深度,可分为热传导焊和深熔焊;根据激光是否透过被焊物料,分为穿透焊和缝焊;根据使用激光的工作模式分为脉冲模式焊接和连续模式焊接。2、激光焊接行业市场规模随着激光焊接在汽车制造、新能源电池、数码加工、精密加工等领域应用的崛起,国内激光焊接设备市场规模不断扩大。根据2022中国激光产业发展报告,近年来受新能源汽车、锂电池、半导体及新兴市场的需求驱动,同时受益于激光功率的不断提升和激光器价格的下降,激光焊接设备在各行业渗透率不断提高。2021年中国激光焊接成套设备市场销售收入为665亿元,同比增长299%,预计2022年将突破80亿元。在汽车零部件行业,激光焊接设备已广泛应用于汽车车身、车顶、底盘、车门、发动机盖、发动机架、排气管、仪表盘、电池组焊接等各种结构和零部件的平面焊接和三维立体焊接,显著提升了汽车制造水平和品质,为
2、实现汽车轻量化、高强度创造了条件;在工程机械行业,激光焊接设备可应用于大尺寸碳钢、厚板、薄板、高强度结构件焊接等;在特变电输送铁塔行业,激光焊接设备的应用场景主要包括塔角焊接、结构件焊接等。激光焊接设备自动化程度高,焊接速度快,可以大幅提升焊接效率和质量,在大规模产线和柔性制造中都对社会资源优化分配、社会效率提升方面拥有重要意义。二、 激光清洗行业发展我国激光清洗技术的研究和设备开发起步较晚,早期发展基本上是跟踪国外技术。近两年来,随着国家环保政策的不断收紧以及人们对环保意识的日益增强,激光清洗行业逐渐走向上升通道,在机械、石化、公路运输、印刷、电子电路及核工业等行业持续发力。激光清洗行业还在不断扩大应用范围,已经渗透到航空公司飞机维保领域。以中国南方航空为例,采取激光清洗手段每清洗一架空客A320客机,平均节省维护成本约40万元。当前,国内销售收入过千万的激光清洗企业已经不下30家,少数几家已经逼近5000万元的年销售收入。预计2020年整个行业将会进一步爆发,年营收增幅有望超过30%。超快激光也是近年来激光市场最突出的增长点,其增速数倍于激光行业的整体增速。2019年国内从事超快激
3、光器研发生产的企业超过25家,预计2020年国内超快激光器市场规模将达到25亿元。超快激光器市场在脆性材料加工市场取得了稳步增长。诸如手机屏异形切割、手机摄像头蓝宝石盖板切割、特殊材料标记、隐形二维码打标、高性能FPC切割、OLED材料切割打孔,以及太阳能PERC电池加工等领域订单需求不断。国内超快激光器生产企业也逐渐找到了自己的细分赛道。随着5G通信技术走向成熟,2020年消费电子市场有望迎来一波换机热潮。近两年,国内面板厂商持续加码柔性屏幕生产线,为下一代手机提供新型显示方案。然而,适用柔性AMOLED材料加工的激光微加工设备中,绝大多数的超快激光器仍依赖进口。随着更多柔性屏幕产线投产和成规模出货,巨大的潜在市场将有效推动国内超快激光器企业和下游设备企业奋发图强,从而弥补产业链条缺少国产设备的短板。水中的激光微加工是将要加工的工件表面置于水下,并且因施加水而导致加工质量的提高。水射流引导的激光微加工,其中水射流可以帮助引导激光束,增加工作距离,减少污染并产生冷却效果。助水密激光微加工(UWLM)是近年来一种新的加工技术,该技术除了对要加工的表面区域进行水密化外,还应用了超声波引起超
4、声空化并激励水产生有益的效果,例如原位超声清洁,以改善加工过程。在实验室条件下,发现在ns入射激光脉冲相似的情况下,与在空气中进行激光微加工相比,UWLM产生的碎屑沉积要少得多,并且每个脉冲的烧蚀深度比没有超声的水中要高几倍。还有一种超声波辅助加工工艺,超声振动辅助激光加工是指将要加工的工件表面进行超声振动,而不是将其浸入水中的过程。它与前述的UWLM工艺从根本上不同,因为它不涉及UWLM在水浸工件表面加工区域周围的超声波水内清洁作用的关键组成部分。人们发现施加超声振动可以提高激光加工效率。除超声波外,人们正在尝试激光加工与电化学加工,电场或磁场的组合。激光微加工通常涉及将激光直接照射到工件表面以去除材料。近来一种经过改进的工艺称为激光诱导等离子体微加工(LIPMM),其中将介质中的激光诱导等离子体用于去除材料的能源。另外,一种提高激光微加工质量和效率的方法是使用激光脉冲序列,其中每个序列包含两个或多个具有适当脉冲能量和相对定时等的脉冲。三、 激光增材制造行业发展在过去的几十年中,激光增材制造得到了越来越多的关注,激光已成为增材制造(AM)越来越重要的核心,基于激光的增材制造系统占金属
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