光纤激光焊接（精选9篇）
光纤激光焊接 篇1
摘要：为了促进先进高强钢激光焊接技术的发展,采用光纤激光器对1.5mm厚的TRIP590钢板进行焊接,对焊接接头的微观组织、硬度以及拉伸性能进行了研究,分析了焊接速度对组织、性能的影响。结果表明:焊缝组织主要为板条状马氏体,热影响区可分为完全淬火区和不完全淬火区。焊接接头硬度分布不均匀,在热影响区或焊缝处硬度最高。随着焊接速度提高,热影响区马氏体含量增多,贝氏体含量减少,热影响区和焊缝组织变得细小。焊接速度为3~5m/min时,拉伸试样均断裂在母材,断后延伸率均超过30%,随着焊接速度提高,断后延伸率也有所提高,强塑积(PSE)均在20000MPa%以上,拉伸变形过程中相变诱发效应显著,大部分残余奥氏体转变为马氏体,在提高材料塑性的同时也提高了强度,实现了高强度和高塑性的统一。
关键词：TRIP590,光纤激光,微观组织,残余奥氏体,强塑积
0引言
近年来,汽车工业的快速发展、汽车产量的不断增长以及汽车保有量的增加带来了能耗、排放和污染等问题,同时人们对汽车的安全性和舒适性也更加重视,各汽车生产厂家开始不断加强研发质量轻、能耗低、安全性高的汽车,对汽车用钢材也提出了更高的要求。Zackay[1]于1967年发现并命名了相变诱发塑性钢(Transformation induced plasticity, TRIP),TRIP钢能够实现材料高强度和高塑性的统一,被汽车行业誉为“天生的汽车用钢”[2]。TRIP钢板可降低车重和油耗,同时其能量吸收能力很强,能够抵御撞击时的塑性变形,使汽车的安全性得到了明显的提升[3,4,5],因而被大量应用于汽车车身结构件的制造[6]。
激光焊接是现代先进的焊接技术之一,已被各大汽车生产商广泛采用,与传统的MIG、TIG等方法相比,激光焊接具有效率高、变形小、热影响区窄、接头质量高等特点[7],在高档汽车的生产制造中已得到了较普通的应用。为了满足汽车工业的发展需求,国内外对TRIP钢激光焊接进行了大量研究[8,9,10,11,12],但较少使用光纤激光器。而在激光加工与应用方面,光纤激光器比传统CO2和YAG激光器更具优势[13,14]。 本工作使用光纤激光器对TRIP590钢进行焊接,对焊接接头微观组织、显微硬度、拉伸性能、拉伸前后残余奥氏体的含量及其对性能的影响进行了研究,为提高车用先进高强钢光纤激光焊接技术的研究和应用提供参考和依据。
1实验
试验材料为宝钢生产的1.5mm厚的冷轧TRIP590钢板,其化学成分如表1所示。
使用YLS-5000型激光器对TRIP590钢板进行焊接,焊接中采用Ar保护,其流量为20L/min,具体参数:焊接速度为3 m/min、4 m/min、5 m/min,离焦量为+1 mm,功率3kW,激光波长1070nm,光斑直径0.2mm。为去除钢板表面毛刺和氧化膜,焊接前用砂纸打磨,再用丙酮清洗。试样腐蚀剂为5%硝酸酒精,腐蚀时间6s,使用VHX-600型超景深显微镜和S-3400型扫描电子显微镜对焊接接头的微观组织进行观察。显微硬度测试在HX-1000型维氏硬度计上进行,加载力为100g,加载时间为15s。使用AG-25TA型试验机进行拉伸试验,拉伸试样的形状和尺寸如图1所示。使用PAN-alytical X’pert型X射线衍射仪进行物相分析和鉴定,为避免织构的影响,选择α相的(200)α、(211)α衍射峰和奥氏体的(200)γ、(220)γ、(311)γ衍射峰的积分强度进行组合配对后取平均值计算残余奥氏体的含量。
2结果与分析
2.1微观组织
图2-图4分别为不同焊接速度下焊接接头的微观组织,其中(a)和(b)分别是热影响区不完全淬火区和完全淬火区的显微组织,(c)是焊缝显微组织。在不完全淬火区,焊接过程中温度介于Ac1和Ac3之间,铁素体基本没有变化,只有部分贝氏体转变为奥氏体,由于激光焊接冷却速率较快, 在随后的快冷过程中,奥氏体转变为马氏体。因此,不完全淬火区是铁素体、马氏体以及贝氏体构成的混合组织。在完全淬火区,焊接过程中温度超过Ac3,经历奥氏体化的金属在随后的快冷过程中形成了淬火组织,因热输入和冷却速率的差异,还产生了少量的贝氏体。因此,完全淬火区是马氏体和少量贝氏体形成的混合组织。在焊缝区,金属被完全奥氏体化,由于冷却速率很大,发生了非扩散型的马氏体转变,最终生成了板条状马氏体。
随着焊接速度提高,不完全淬火区贝氏体含量减少,马氏体含量增多,组织也愈发细小。完全淬火区在3m/min的焊接速度下尚有少量的贝氏体,当焊接速度达到4 m/min时,基本已无贝氏体存在,而焊接速度为5m/min时,该区则完全为板条状马氏体,且马氏体板条更加细长。在焊缝区, 随焊接速度的提高,马氏体板条更加密集和细长。可见,随着焊接速度的提高,热影响区和焊缝的组织均发生了变化。 在较小的焊接速度下冷却速率较小、过冷度较小、熔池金属高温停留时间较长,导致晶粒有较充分的时间长大,故晶粒较粗大[15];同时,也有助于碳原子的扩散,有利于形成贝氏体[16]。
2.2显微硬度
不同焊接速度下TRIP590钢焊接接头硬度分布如图5所示。由图5可见,焊接接头的硬度分布不均匀,在不同焊接速度下,焊接接头硬度明显比母材高,硬度最大值均出现在焊缝或者热影响区,因为焊缝和热影响区存在大量板条状马氏体,而板条状马氏体的硬度较高。从母材到焊缝硬度明显呈上升趋势,靠近母材的不完全淬火区马氏体含量较少, 而靠近焊缝的完全淬火区则以板条状马氏体为主。因此,从母材到热影响区的不完全淬火区,硬度值上升较缓慢;从不完全淬火区到完全淬火区,硬度值上升较快。另外,由图5可知,在同一功率、不同焊接速度下,热影响区的宽度也明显不同,在相同的激光功率下,较低的焊接速度能够使母材获得更高的热输入,所以热影响区的宽度也相应增大。
2.3拉伸性能
TRIP590母材及焊接试样拉伸结果如表2所示。
由表2可见,母材抗拉强度与不同焊接速度下的焊接试样的抗拉强度比较接近,说明焊接接头的抗拉强度与母材基本相当。因为母材含有塑性较好的残余奥氏体,母材和焊接试样拉伸断裂后均存在较明显的颈缩现象,断后延伸率较大,均超过30%,强塑积(PSE)更是高达20000 MPa%以上, 较好地实现了强度和塑性的统一。随着焊接速度提高,焊接接头组织变得细小,有利于提高材料的塑韧性[17],因此断后延伸率稍有提高。
由图6可知拉伸试样断裂处全部位于母材,进一步说明焊接接头的抗拉强度与母材基本相当[10]。图7为不同焊接速度下拉伸断口纤维区形貌,可见3个拉伸断口形貌均以韧窝为主,体现出良好的韧性断裂特征,且大多数韧窝为均匀分布的等轴韧窝。由于拉伸断口全部位于母材,断口形貌相似。焊接试样的断后延伸率与母材相比稍微有所降低,这是因为焊接接头的组织含有大量的马氏体,而母材含有塑韧性较好的残余奥氏体。
图8(a)为母材XRD分析结果,计算得到其残余奥氏体的含量为11.58%,即拉伸试样断裂前残余奥氏体的含量11.58%。图8(b)为焊缝XRD分析结果,可以看出焊缝以马氏体为主,同时,随着焊接速度的增加,α相衍射峰的强度也逐渐提高,表明马氏体的含量随着焊接速度的增加而增多, 与微观组织分析的结论一致。图9为拉伸试验后XRD分析结果,其奥氏体衍射峰的强度非常微弱,计算得到3m/min、 4m/min、5m/min焊接速度的试样在拉伸断裂后残余奥氏体的含量分别为0.85%、0.98%、0.95%,相比拉伸前大幅度降低,表明在拉伸变形过程中相变诱发效应显著,大部分残余奥氏体转变为马氏体,在提高材料塑性的同时也提高了强度。
3结论
(1)采用光纤激光能实现TRIP590钢板对接深熔焊接。 焊接接头不完全淬火区是铁素体、马氏体以及贝氏体构成的混合组织;完全淬火区的组织以马氏体为主,同时还有少量的贝氏体;焊缝组织为板条状马氏体。随着焊接速度的提高,不完全淬火区和完全淬火区贝氏体含量减少,马氏体含量增多,组织也愈发细小,焊缝板条状马氏体则更加细长和密集。
(2)在不同焊接速度下,硬度最大值均出现在焊缝或热影响区。从母材到热影响区的不完全淬火区,硬度值上升较缓慢,从不完全淬火区到完全淬火区,硬度上升较快。
(3)焊接速度为3m/min、4m/min、5m/min时,拉伸试样均断裂在母材,断口呈现出典型的韧窝形貌,随着焊接速度的提高,延伸率有所提高,拉伸断裂前残余奥氏体含量11.58%,拉伸断裂后残余奥氏体的含量分别为0.85%、 0.98%、0.95%,相变诱发效应显著,实现了高强度和高塑性的统一。
光纤激光焊接 篇2
激光技术的竞争强化了激光焊接技术在汽车制造工业中的应用，新的激光焊接电源和更高的功率使得激光焊接进入了长期以来一直被传统焊接技术所垄断的汽车车身的制造领域，使得激光技术在汽车工业中得到了极为广泛的应用。利用激光混合焊接技术可大大提高冲压件缝隙的连接能力，更加充分地利用激光高速焊接时电弧焊接的工艺稳定性，
目前，激光及其复合焊接技术已在许多工业部门得到应用，而汽车是其中最重要的部门，最典型的例子是车身覆盖件剪裁激光拼焊以及顶盖与侧围的焊接。用激光将不同厚度、材质及性能的几块薄板拼焊起来，再冲压成形。不但提高了材料利用率，由40 % ～60 %提高到70 %～80 % ，而且减轻了重量，提高了综合力学性能。与单一的激光焊接技术相比，激光混合焊接技术具有显著的优点: 更大的熔深、较大缝隙的焊接能力及更好的焊缝韧性，通过焊丝可以影响焊缝组织结构及无焊缝背面下垂现象等。
光纤激光焊接 篇3
随着高光束质量激光器的出现, 大功率激光深熔焊接技术在各行各业的应用得到了深入研究和发展[1,2]。采用大功率激光焊接技术可以实现高速、极小焊后变形的厚板焊接, 某些钢种的激光焊接焊缝和热影响区表现出远优于常规焊接的冲击韧性[3]。大功率光纤激光焊接厚板时的功率密度可达106~108W/cm2, 如此高能量输入和大功率密度的激光焊接在其焊接过程中极易产生各种焊接缺陷。
焊缝表面质量是厚板激光焊接技术的关键[4]。大功率光纤激光厚板焊接过程中, 小孔极不稳定, 易产生表面塌陷等焊接缺陷, 不但影响焊缝美观, 而且影响焊缝的力学性能, 表面塌陷产生的原因一直是光纤激光厚板焊接的研究重点。目前, 国内外对大功率光纤激光厚板自熔焊接穿透焊时熔池的流动情况进行了较多的仿真分析[5,6,7], 但对表面塌陷的产生缺少试验研究及机理分析。因此深入研究表面塌陷产生的原因有利于实现厚板优质、高效的激光焊接。
本文基于改进的“三明治”焊接方法[8]———激光深熔焊接方法来焊接两块GG17玻璃夹持的一块不锈钢试件, 从侧面透过玻璃观察焊接时小孔、孔内等离子体及小孔周围熔池的流动。利用高速相机对10kW级光纤激光厚板自熔焊表面塌陷形成过程中的试件下表面及试件内部熔池流动进行了拍摄观测。试验研究了焊接位置和焊接速度对表面塌陷的影响, 以及熔融金属在试件背部流动状况与表面塌陷的关系, 分析了表面塌陷产生的原因。
1 试验材料和设备
试验材料尺寸为40mm×40mm×12mm和40mm×5mm×12mm的SUS 304不锈钢 (相当于我国的06Cr18Ni9不锈钢) 板, 化学成分如表1所示。
%
焊接设备是德国IPG公司生产的YLS-10000-cw光纤激光器, 最大输出功率为10kW, 输出模式为TEM00, 输出能量近似于高斯分布, 输出光束波长为1070nm, 配合KUKA六轴联动机器人进行焊接试验。激光能量通过光纤传递, 经过焦距为200mm的聚焦镜聚焦之后, 焦点处的光斑直径为0.4mm, 焦点处的功率密度高达8×106W/cm2。高速相机为photron Fastcam SA4, 最高拍摄速率为每秒500 000帧。辅助光源为808nm半导体激光器, 最大输出功率为30W。侧吹保护气喷嘴口径为8mm。试验前用丙酮仔细清洗待焊试件表面, 去除油污。试验装置如图1所示, 图1a中, 试件尺寸为40mm×40mm×12mm, 为了更清晰地拍摄到熔池表面的流动状况, 采用辅助光源对熔池进行照射。图1b中, GG17玻璃与尺寸为40mm×5mm×12mm的试件贴合, 激光焊接其贴合面, 高速相机置于GG17玻璃一侧拍摄熔池内部的流动状况。
2 试验结果与分析
2.1 焊接位置对表面塌陷的影响
如图2所示, 焊接包括试件水平放置焊接 (平焊) 、试件倾斜放置焊接 (下坡焊) 及试件竖直放置焊接 (立焊) 三种形式。图2中, L代表激光束, D代表焊接方向, W代表试件, α为下坡焊时, 试件与水平面所成夹角。由图2可知, 平焊、下坡焊和立焊时, 熔池所受重力方向与激光束方向所成角度分别为0°、α (α=15°, 30°, 45°, 60°, 75°) 、90°。焊接工艺参数如下:焊接功率为10kW, 焊接速度为1.5m/min, 离焦量为-10mm, 表面保护气为N2 (流量20L/min, 采用侧吹保护气方式) 。
图3所示为不同焊接位置时的焊缝纵截面, 各分图的右端为焊接起始端。图3b~图3h标注了不同焊接位置时表面塌陷各个“洼地”的深度。图4所示为表面塌陷深度与焊接位置的关系。从图3、图4可以看出, 平焊时, 表面塌陷最大深度和平均深度均最大, 分别达到2.288 mm和1.095mm。这是因为平焊时, 重力促使熔池加速向下流动, 以致熔池直接从试件背部飞溅喷出, 使得熔池熔融金属减少, 导致熔池冷却时无法被填满而产生较大的表面塌陷。焊接位置由平焊逐步变为15°倾角下坡焊时, 焊缝表面塌陷最大深度大幅减小, 且最大深度都出现在激光开始关闭、小孔坍塌的位置, 如图3b、图3c、图4所示。下坡焊倾斜角度由15°逐步增大到60°时, 焊缝表面塌陷最大深度进一步减小, 塌陷截面变得均匀, “洼地”不明显, 如图3d~图3f、图4所示。下坡焊倾斜角度继续增大, 由60°逐步增大到90° (立焊) 时, 焊缝表面塌陷最大深度增大, “洼地”变得越来越明显, 且最大深度主要出现在焊缝起始端, 如图3g、图3h、图4所示。这主要是因为在α较小时, 熔池重力G沿着焊缝表面的分力Gsinα较小, 其对熔池沿焊接方向的流动作用较小, 而在图3e~图3h中, 随着角度的变大, 熔池重力的分力Gsinα逐渐增大, 影响了熔池在焊接方向的流动, 焊缝起始端的熔池向末端流动的趋势加大, 以致最深“洼地”逐渐出现在焊缝起始端。随着α的变大, 焊缝塌陷的平均深度则会逐渐减小, 如图4所示。平焊时的平均深度最大, 达1.095mm;立焊时的平均深度最小, 为0.632mm。
图5为熔池内部流动示意图, 小孔前沿壁前倾, 孔内蒸气反作用力和熔池自身重力的作用使熔池沿孔壁向下流动。图6为小孔前沿受力示意简图, 小孔前沿壁前倾角为β, 孔内蒸气反作用力为f。随着倾斜角度的增大, 重力G在f方向上的分力Gcos (α+β) 减小, 以致当α+β>90°时, Gcos (α+β) 变为负值, 在一定程度上抵消了孔内蒸气反作用力对熔池的向下作用。这都使得作用于小孔前沿熔池的合力减小, 熔池沿小孔前沿的流速降低, 底部驼峰形成变慢, 熔池从底部喷出体积减少, 最终有利于表面塌陷的平均深度减小。
2.2 焊接速度对表面塌陷的影响
激光功率和离焦量一定的情况下, 线能量密度决定了厚板焊接的熔透程度, 改变焊接速度v会直接影响到线能量密度的大小。图7为不同焊接速度时焊缝纵截面图, 图8为表面塌陷深度随焊接速度变化的曲线图。平焊的焊接工艺参数如下:焊接功率为10kW, 离焦量为-10mm, 表面保护气为N2 (流量20L/min, 采用侧吹保护气方式) 。
由图7、图8可以看出, 当焊接速度为1.2m/min时, 表面塌陷的平均深度和最大深度分别高达2.02mm和2.731mm。焊接速度增大到1.5m/min时, 表面塌陷的平均深度和最大深度明显减小。焊接速度继续增大到1.8m/min时, 表面塌陷的平均深度和最大深度缓慢减小。焊接速度进一步增大到2.1m/min时, 表面塌陷的平均深度和最大深度进一步减小, 分别为0.923mm、1.456mm。当焊接速度达到2.4m/min时, 试件未焊透, 表面无塌陷, 甚至出现驼峰焊道, 如图7e所示。这是因为焊后表面熔池有一定的温度差, 引起表面张力梯度, 使得液态金属向后流动, 随着表面熔池的冷却凝固, 形成驼峰焊道。
图9为基于改进的“三明治”方法拍摄的不同焊接速度下的焊接小孔照片。从图9可以看出, 小孔前沿存在一定的倾斜角度, 且小孔前沿壁上存在移动的“凸台”, 这与国内外关于小孔形成的实验测试和数值模拟结果相一致[9,10,11], 且更加清晰直观。孔内的蒸汽反作用力直接作用于孔壁和“凸台”上, 再加上平焊时, 重力作用于小孔前沿壁的分力为Gcosβ, 熔池本身的重力作用较大, 使得小孔前沿的液态金属高速向下流动[12]。通过“三明治”拍摄试验可以观察到:随着焊接速度的增大, 孔壁上的“凸台”逐渐变小。焊接速度较小时, 孔壁上的“凸台”较大, 小孔前倾角度较大, 孔内蒸气反作用力作用于“凸台”, 使得前沿孔壁受到沿小孔轴向的分力较大。此时, 小孔前沿的液态金属流速加快, 逐渐在试件底部积累。试验过程中, “凸台”的不稳定会造成小孔不稳定而穿透试件, 底部积累的熔池在蒸气反作用力的作用下向下飞溅喷射, 如图10a所示, 造成冷却时熔池无法填满焊缝。焊接速度较大时, 孔壁上的“凸台”较小, 小孔前倾角度较小, 孔内蒸气反作用力对孔壁作用力主要沿小孔径向方向, 前沿孔壁受到沿小孔轴向的分力较小, 使得小孔前沿的液态金属向下流动较慢, 前沿液态金属无法快速在试件底部积累形成底部驼峰, 更无法向下喷出造成熔池飞溅损失。
图10、图11分别为焊接速度为1.2m/min和2.1m/min时, 熔融金属在试件背部流动状况的高速摄像照片。由图10可以看出, 焊接速度为1.2m/min时, 试件背部熔池连续向下流动, 并逐渐增大, 往下形成长长的液柱, 最末端逐步飞离熔池形成飞溅, 最终导致焊缝表面塌陷严重, 如图7a所示。由图11可以看出, 焊接速度为2.1m/min时, 起始阶段试件背部积累的珠状熔池体积并不大, 即使有慢慢变大的趋势, 但总体向后流动, 以致没有向下流动形成长长的液柱, 液态金属喷出的时间间隔比焊接速度为1.2m/min时的长。此时, 熔融金属在试件背部的流动方向如图5所示。随着背部积累的珠状熔池高亮区域越来越大, 小孔穿透熔融金属, 此时的孔内蒸气反作用力及重力的合力远大于熔池表面张力, 且直接作用于背部熔池之上, 使得熔融金属向下喷射流失。之后, 背部熔池在表面张力及重力作用下逐渐又恢复平静。最终焊缝表面塌陷较小, 如图7d所示。
综上所述, 焊接速度不同时, 小孔前沿壁“凸台”的大小不同, 小孔前沿液态金属的流动速度亦不同, 液态金属从试件背部飞溅喷出间隔的时间也不同。焊接速度小, 表面塌陷严重;焊接速度适度增大, 表面塌陷较小。焊接速度继续增大, 试件未熔透时, 表面成形饱满, 无表面塌陷。
2.3 熔融金属在试件背面的流动状况与表面塌陷的关系
图12为平焊过程中熔融金属在试件背部流动状况的高速摄像图。图12中, 箭头方向为背部熔融金属的流动方向。熔池穿透试件形成背部熔滴, 小孔前沿的液态金属在背部熔滴表面张力的作用下向后流动, 使得背部熔滴体积逐渐增大, 如图12a~图12c所示。同时, 背部金属熔滴不断向上流动, 慢慢变小, 如图12d~图12f所示。这是因为在焊接速度较大时, 小孔孔壁上的“凸台”较小, 液体金属受到的重力也相对较小, 小孔前沿液态金属向下流速较慢, 小孔后部熔融金属的Marangoni力大于液滴自身重力, 使得试件背部熔融金属向上流动, 以致背部熔滴变小[13]。由此可见, 通过控制小孔前沿“凸台”的大小可以有效延长试件背部熔池的积累时间。
激光焊接过程中, 小孔存在固有的不稳定性, 小孔前沿“凸台”的大小时刻处于变化之中, “凸台”突然变大时, 小孔前沿液态金属流速加快, 使得背部金属熔滴体积迅速变大, 熔滴自身的重力也迅速增大, 以致内部熔池表面张力梯度差引起的Marangoni对流无法克服熔滴重力, 背部熔滴也无法再回到熔池之中, 如图13a、图13b所示。背部熔池在表面张力作用下不断向后流动汇集到熔滴处, 以致背部熔滴不断长大, 如图13c、图13d所示。同时, 背部熔滴的长大延长了背部熔池的凝固时间, 背部熔池未凝固区域长达20mm。最终凝固形成的底部驼峰如图13e所示。随着熔池向下流动形成底部驼峰, 上部熔池熔融金属不足, 最终形成表面塌陷, 如图14所示。
3 结论
(1) 焊接位置由平焊以一定倾斜角度变化到立焊过程中, 焊缝表面塌陷的平均深度逐渐减小, 表面塌陷最深点出现的位置不同。倾角为60°的下坡焊时, 整条焊缝无“洼地”, 焊缝一致性较好, 但此时焊缝塌陷的平均深度高达0.8mm。因此, 单一改变焊接位置的参数无法形成质量较好的焊缝。
(2) 平焊时, 随着焊接速度的变小, 小孔前沿孔壁上的“凸台”变大。“凸台”越大, 小孔前沿液态金属受到向下的重力与反冲作用力的合力越大, 熔池流动速度越快, 熔池从底部飞溅喷出的时间间隔也越短, 表面塌陷越严重。
光纤激光器项目申报材料 篇4
申报材料
泓域咨询
报告说明—
该光纤激光器项目计划总投资 13661.91 万元，其中：固定资产投资10663.55 万元，占项目总投资的 78.05%；流动资金 2998.36 万元，占项目总投资的 21.95%。
达产年营业收入 20374.00 万元，总成本费用 15848.22 万元，税金及附加 232.24 万元，利润总额 4525.78 万元，利税总额 5382.27 万元，税后净利润 3394.34 万元，达产年纳税总额 1987.93 万元；达产年投资利润率33.13%，投资利税率 39.40%，投资回报率 24.85%，全部投资回收期 5.52年，提供就业职位 394 个。
光纤激光器是提高生产效率的核心利器：目前与激光相关的产品和服务已经遍布全球，形成了丰富和庞大的激光产业。产业链上游主要包括光学材料及元器件。中游则是各种激光器，激光装备及其配套设备。下游主要包括激光应用产品（各类型各功率激光器）、消费产品、仪器设备、加工服务为主。激光器作为激光产业链的核心，在高速发展的同时将拉动产业链上下游相关板块。在工业领域，光纤激光器正逐步取代二氧化碳激光器。与传统激光器相比，光纤激光器的优势在于其高转换效率、小巧紧凑易加工、优良的光束质量、可靠性高、稳定性好、工作寿命长、易实现大功率等特点。光纤激光器、半导体激光器、超快激光器或能成为未来技术发展的主流，将推动激光应用的深度和广度。
第一章
项目总论
一、项目概况
（一）项目名称及背景
光纤激光器项目
（二）项目选址
xx 产业集聚区
所选场址应避开自然保护区、风景名胜区、生活饮用水源地和其他特别需要保护的环境敏感性目标。项目建设区域地理条件较好，基础设施等配套较为完善，并且具有足够的发展潜力。
（三）项目用地规模
项目总用地面积 39332.99平方米（折合约 58.97 亩）。
（四）项目用地控制指标
该工程规划建筑系数 65.15%，建筑容积率 1.53，建设区域绿化覆盖率7.17%，固定资产投资强度 180.83 万元/亩。
（五）土建工程指标
项目净用地面积 39332.99平方米，建筑物基底占地面积 25625.44平方米，总建筑面积 60179.47平方米，其中：规划建设主体工程 37801.80平方米，项目规划绿化面积 4315.32平方米。
（六）设备选型方案
项目计划购置设备共计 112 台（套），设备购置费 3977.70 万元。
（七）节能分析
1、项目年用电量 808452.58 千瓦时，折合 99.36 吨标准煤。
2、项目年总用水量 18586.42 立方米，折合 1.59 吨标准煤。
3、“光纤激光器项目投资建设项目”，年用电量 808452.58 千瓦时，年总用水量 18586.42 立方米，项目年综合总耗能量（当量值）100.95 吨标准煤/年。达产年综合节能量 30.15 吨标准煤/年，项目总节能率 25.76%，能源利用效果良好。
（八）环境保护
项目符合 xx 产业集聚区发展规划，符合 xx 产业集聚区产业结构调整规划和国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取了切实可行的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不会对区域生态环境产生明显的影响。
（九）项目总投资及资金构成
项目预计总投资 13661.91 万元，其中：固定资产投资 10663.55 万元，占项目总投资的 78.05%；流动资金 2998.36 万元，占项目总投资的 21.95%。
（十）资金筹措
该项目现阶段投资均由企业自筹。
（十一）项目预期经济效益规划目标
预期达产年营业收入 20374.00 万元，总成本费用 15848.22 万元，税金及附加 232.24 万元，利润总额 4525.78 万元，利税总额 5382.27 万元，税后净利润 3394.34 万元，达产年纳税总额 1987.93 万元；达产年投资利润率 33.13%，投资利税率 39.40%，投资回报率 24.85%，全部投资回收期5.52 年，提供就业职位 394 个。
（十二）进度规划
本期工程项目建设期限规划 12 个月。
认真做好施工技术准备工作，预测分析施工过程中可能出现的技术难点，提前进行技术准备，确保施工顺利进行。项目承办单位要在技术准备、人员配备、施工机械、材料供应等方面给予充分保证。
二、项目评价
1、本期工程项目符合国家产业发展政策和规划要求，符合 xx 产业集聚区及 xx 产业集聚区光纤激光器行业布局和结构调整政策；项目的建设对促进 xx 产业集聚区光纤激光器产业结构、技术结构、组织结构、产品结构的调整优化有着积极的推动意义。
2、xxx 科技公司为适应国内外市场需求，拟建“光纤激光器项目”，本期工程项目的建设能够有力促进 xx 产业集聚区经济发展，为社会提供就
业职位 394 个，达产年纳税总额 1987.93 万元，可以促进 xx 产业集聚区区域经济的繁荣发展和社会稳定，为地方财政收入做出积极的贡献。
3、项目达产年投资利润率 33.13%，投资利税率 39.40%，全部投资回报率 24.85%，全部投资回收期 5.52 年，固定资产投资回收期 5.52 年（含建设期），项目具有较强的盈利能力和抗风险能力。
在我国国民经济和社会发展中，制造业领域民营企业数量占比已达 90%以上，民间投资的比重超过 85%，成为推动制造业发展的重要力量。近年来，受多重因素影响，制造业民间投资增速明显放缓，2015 年首次低于 10%，2016 年继续下滑至 3.6%。党中央、国务院高度重视民间投资工作，近年来部署出台了一系列有针对性的政策措施并开展了专项督查，民间投资增速企稳回升，今年 1-10 月，制造业民间投资增长 4.1%，高于去年同期 1.5 个百分点。2016 年 7 月，工业和信息化部与发展改革委等 11 部门联合发布了《关于引导企业创新管理提质增效的指导意见》，并采取了一系列卓有成效的具体措施。认真贯彻落实十八届三中全会提出“鼓励有条件的私营企业建立现代企业制度”，会同发展改革委等有关部门，推动有条件的地区开展非公有制企业建立现代企业制度试点工作，引导企业树立现代企业经营管理理念，增强企业内在活力和创造力。开展管理咨询服务，建立中小企业管理咨询服务专家信息库，并在中国中小企业信息网和中国企业家联合会网站公布，供广大民营企业、中小企业选用，为各地开展管理咨询服务提供支撑；鼓励和支持管理咨询机构和志愿者开展管理诊断、管理咨询
服务，帮助企业提升管理水平。实施企业经营管理人才素质提升工程和中小企业银河培训工程，全年完成对 50 万中小企业经营管理者和 1000 名中小企业领军人才的培训，推动企业提升管理水平。
“十三五”时期，是我省全面建成小康社会的决胜阶段，是制造业实现由大到强战略性转变的关键阶段，是新旧动力转换特别是新动力加速形成的核心阶段。综观国际国内形势，我省制造业发展处于可以大有作为的重要战略机遇期，同时也面临诸多风险和挑战。
三、主要经济指标
主要经济指标一览表
序号 项目 单位 指标 备注 1
占地面积
平方米
39332.99
58.97 亩
1.1
容积率
1.53
1.2
建筑系数
65.15%
1.3
投资强度
万元/亩
180.83
1.4
基底面积
平方米
25625.44
1.5
总建筑面积
平方米
60179.47
1.6
绿化面积
平方米
4315.32
绿化率 7.17%
总投资
万元
13661.91
2.1
固定资产投资
万元
10663.55
2.1.1
土建工程投资
万元
4431.94
2.1.1.1
土建工程投资占比
万元
32.44%
2.1.2
设备投资
万元
3977.70
2.1.2.1
设备投资占比
29.12%
2.1.3
其它投资
万元
2253.91
2.1.3.1
其它投资占比
16.50%
2.1.4
固定资产投资占比
78.05%
2.2
流动资金
万元
2998.36
2.2.1
流动资金占比
21.95%
收入
万元
20374.00
总成本
万元
15848.22
利润总额
万元
4525.78
净利润
万元
3394.34
所得税
万元
1.53
增值税
万元
624.25
税金及附加
万元
232.24
纳税总额
万元
1987.93
利税总额
万元
5382.27
投资利润率
33.13%
投资利税率
39.40%
投资回报率
24.85%
回收期
年
5.52
设备数量
台（套）
112
年用电量
千瓦时
808452.58
年用水量
立方米
18586.42
总能耗
吨标准煤
100.95
节能率
25.76%
节能量
吨标准煤
30.15
员工数量
人
394
第二章
项目单位概况
一、项目承办单位基本情况
（一）公司名称
xxx 集团
（二）公司简介
本公司秉承“顾客至上，锐意进取”的经营理念，坚持“客户第一”的原则为广大客户提供优质的服务。公司坚持“责任+爱心”的服务理念，将诚信经营、诚信服务作为企业立世之本，在服务社会、方便大众中赢得信誉、赢得市场。“满足社会和业主的需要，是我们不懈的追求”的企业观念，面对经济发展步入快车道的良好机遇，正以高昂的热情投身于建设宏伟大业。成立以来，公司秉承“诚实、信用、谨慎、有效”的信托理念，将“诚信为本、合规经营”作为企业的核心理念，不断提升公司资产管理能力和风险控制能力。
公司通过了 GB/ISO9001-2008 质量体系、GB/24001-2004 环境管理体系、GB/T28001-2011 职业健康安全管理体系和信息安全管理体系认证，并获得CCIA 信息系统业务安全服务资质证书以及计算机信息系统集成三级资质。
公司建立了《产品开发控制程序》、《研发部绩效管理细则》等一系列制度，对研发项目立项、评审、研发经费核算、研发人员绩效考核等进行规范化管理，确保了良好的研发工作运行环境。公司将继续坚持以客户需求为导向，以产品开发与服务创新为根本，以持续研发投入为保障，以规范管理为基础，继续在细分领域内稳步发展，做大做强，不断推出符合客户需求的产品和服务，保持企业行业领先地位和较快速发展势头。
二、公司经济效益分析
上一，xxx 科技公司实现营业收入 15643.51 万元，同比增长10.76%（1520.16 万元）。其中，主营业业务光纤激光器生产及销售收入为13533.78 万元，占营业总收入的 86.51%。
上营收情况一览表
序号 项目 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 合计 1
营业收入
3285.14
4380.18
4067.31
3910.88
15643.51
主营业务收入
2842.09
3789.46
3518.78
3383.45
13533.78
2.1
光纤激光器(A)
937.89
1250.52
1161.20
1116.54
4466.15
2.2
光纤激光器(B)
653.68
871.58
809.32
778.19
3112.77
2.3
光纤激光器(C)
483.16
644.21
598.19
575.19
2300.74
2.4
光纤激光器(D)
341.05
454.74
422.25
406.01
1624.05
2.5
光纤激光器(E)
227.37
303.16
281.50
270.68
1082.70
2.6
光纤激光器(F)
142.10
189.47
175.94
169.17
676.69
2.7
光纤激光器(...)
56.84
75.79
70.38
67.67
270.68
其他业务收入
443.04
590.72
548.53
527.43
2109.73
根据初步统计测算，公司实现利润总额 3505.80 万元，较去年同期相比增长 292.68 万元，增长率 9.11%；实现净利润 2629.35 万元，较去年同期相比增长 293.95 万元，增长率 12.59%。
上主要经济指标
项目 单位 指标 完成营业收入
万元
15643.51
完成主营业务收入
万元
13533.78
主营业务收入占比
86.51%
营业收入增长率（同比）
10.76%
营业收入增长量（同比）
万元
1520.16
利润总额
万元
3505.80
利润总额增长率
9.11%
利润总额增长量
万元
292.68
净利润
万元
2629.35
净利润增长率
12.59%
净利润增长量
万元
293.95
投资利润率
36.44%
投资回报率
27.33%
财务内部收益率
21.12%
企业总资产
万元
26754.93
流动资产总额占比
万元
27.12%
流动资产总额
万元
7256.49
资产负债率
26.74%
第三章
背景及必要性研究分析
光纤激光器是提高生产效率的核心利器：目前与激光相关的产品和服务已经遍布全球，形成了丰富和庞大的激光产业。产业链上游主要包括光学材料及元器件。中游则是各种激光器，激光装备及其配套设备。下游主要包括激光应用产品（各类型各功率激光器）、消费产品、仪器设备、加工服务为主。激光器作为激光产业链的核心，在高速发展的同时将拉动产业链上下游相关板块。在工业领域，光纤激光器正逐步取代二氧化碳激光器。与传统激光器相比，光纤激光器的优势在于其高转换效率、小巧紧凑易加工、优良的光束质量、可靠性高、稳定性好、工作寿命长、易实现大功率等特点。光纤激光器、半导体激光器、超快激光器或能成为未来技术发展的主流，将推动激光应用的深度和广度。
根据长城证券研报分析，光纤激光器份额增长最快，国内市场将成为全球最大市场，全球光纤激光器收入规模在 2013-2017 年增长超一倍。从 2013 年的 8.41 亿美元，增加至 2017 年的 20.39 亿美元，年复合增长率为 24.78%，保持高速增长态势。2014 年中国激光设备市场销售规模为 264 亿元，增加至 2017 年的 442 亿元，预计 2018 年中国
激光设备市场规模将有望突破 600 亿元，年复合增长率将达 22.78%。2017 年中国光纤激光器出货量达 9.9 万台，增长率为 23.75%。预计2018 年中国光纤激光器出货量将突破 11 万台，年均复合增长率将达43.84%。
全球光纤激光器企业发展成熟，IPG 已占半壁江山：IPG 光电是全球光纤激光器市场龙头，核心元器件实现完全自产。Coherent 相干是全球 CO2 激光器龙头，并购德国巨头 Rofin，进军大功率光纤激光器领域。nLIGHT 恩耐专精于半导体、光纤激光器，今年扭亏为盈成功上市纳斯达克。II-VI 贰陆是工程材料和光电元件的全球领导者，目前宣布与 Finisar 合并，将进一步降低技术、生产成本。
第四章
项目规划方案
一、产品规划
项目主要产品为光纤激光器，根据市场情况，预计年产值 20374.00 万元。
项目承办单位计划在项目建设地建设项目，具有得天独厚的地理条件，与 xx 省同行业其他企业相比，拥有“立地条件好、经营成本低、投资效益高、比较竞争力强”的优势，因此，发展相关产业前景广阔。undefined
二、建设规模
（一）用地规模
该项目总征地面积 39332.99平方米（折合约 58.97 亩），其中：净用地面积 39332.99平方米（红线范围折合约 58.97 亩）。项目规划总建筑面积 60179.47平方米，其中：规划建设主体工程 37801.80平方米，计容建筑面积 60179.47平方米；预计建筑工程投资 4431.94 万元。
（二）设备购置
项目计划购置设备共计 112 台（套），设备购置费 3977.70 万元。
（三）产能规模
项目计划总投资 13661.91 万元；预计年实现营业收入 20374.00 万元。
第五章
选址规划
一、项目选址
该项目选址位于 xx 产业集聚区。
园区确立“大力发展汽车及配件产业，重点扶持电子信息及现代服务业，做优做精生物医药产业，改造提升传统产业”的产业发展思路，形成了汽车及配件和电子信息两大超百亿产业集群。园区以科学发展观为统领，深入实施“工业强市”战略，狠抓经济发展，强化招商选资，加强项目推
进，深入开展节约集约用地，全面推进传统制造业向现代制造业转型。园区不断培育壮大新兴产业，推进制造强国建设。发展战略性产业是把握新一轮科技革命引发的重大产业发展机遇的必然选择。党的十九大提出要坚定实施创新驱动发展战略，加快建设创新型国家，培育新增长点，形成新动能。因此，去产能调结构转动能应摆在各项工作的突出位置，着力培育壮大战略性新兴产业，力促工业经济高质量发展。
所选场址应避开自然保护区、风景名胜区、生活饮用水源地和其他特别需要保护的环境敏感性目标。项目建设区域地理条件较好，基础设施等配套较为完善，并且具有足够的发展潜力。
近年来，项目承办单位培养了一大批精通各个工艺流程的优秀技术工人；企业的人才培养和建设始终走在当地相关行业的前列，具有显著的人才优势；项目承办单位还与多家科研院所建立了长期的紧密合作关系，并建立了向科研开发倾斜的奖励机制，每年都拿出一定数量的专项资金用于对重点产品及关键工艺开发的奖励。项目投资环境优良，当地为招商引资出台了一系列优惠政策，为投资项目建设营造了良好的投资环境；项目建设地拥有完善的交通、通讯、供水、供电设施和工业配套条件，项目建设区域市场优势明显，对投资项目的顺利实施和建成后取得良好经济效益十分有利。
二、用地控制指标
该项目均按照项目建设地建设用地规划许可证及建设用地规划设计要求进行设计，同时，严格按照项目建设地建设规划部门与国土资源管理部门提供的界址点坐标及用地方案图布置场区总平面图。
三、地 总体要求
本期工程项目建设规划建筑系数 65.15%，建筑容积率 1.53，建设区域绿化覆盖率 7.17%，固定资产投资强度 180.83 万元/亩。
土建工程投资一览表
序号 项目 单位 指标 备注 1
占地面积
平方米
39332.99
58.97 亩
基底面积
平方米
25625.44
建筑面积
平方米
60179.47
4431.94 万元
容积率
1.53
建筑系数
65.15%
主体工程
平方米
37801.80
绿化面积
平方米
4315.32
绿化率
7.17%
投资强度
万元/亩
180.83
四、节约用地措施
采用大跨度连跨厂房，方便生产设备的布置，提高厂房面积的利用率，有利于节约土地资源；原料及辅助材料仓库采用简易货架，提高了库房的面积和空间利用率，从而有效地节约土地资源。在项目建设过程中，项目
承办单位根据项目建设地的总体规划以及项目建设地对投资项目地块的控制性指标，本着“经济适宜、综合利用”的原则进行科学规划、合理布局，最大限度地提高土地综合利用率。undefined
五、总图布置方案
1、达到工艺流程（经营程序）顺畅、原材料与各种物料的输送线路最短、货物人流分道、生产调度方便的标准要求。
2、投资项目绿化的重点是场区周边、办公区及主要道路两侧的空地，美化的重点是办公区，场区周边以高大乔木为主，办公区以绿色草坪、花坛为主，道路两侧以观赏树木、绿篱、草坪为主，适当结合花坛和垂直绿化，起到环境保护与美观的作用，创造一个“环境优美、统一协调”的建筑空间。
消防水源采用低压制，同一时间内按火灾一次考虑，室内外均设环状消防管网，室外消火栓间距不大于 100.00 米，消火栓距道路边不大于 2.00米。给水系统由项目建设地给水管网直供；场区给水网确定采用生产、生活及消防合一系统的供水方式，在场区内形成环状，从而保证供水水压的平衡及消防用水的要求。
3、项目拟安装使用节水型设施或器具，定期对供水、用水设施、设备、器具进行维修、保养；对泵房、水池、水箱安装液位控制系统，以防溢水、跑水，从而造成水资源的浪费。项目建设区域位于项目建设地，场区水源
为市政自来水管网，水源充裕水质良好，符合国家卫生要求，场区给水系统采用生产、生活、消防合一给水系统。
按国家有关规范进行防雷接地系统设计，并尽量利用建筑物屋面、柱内、圈梁及基础内主钢筋做防雷与接地设施；生产线接地保护采用 TN-C-S接地系统；场区按Ⅲ类建筑物考虑防雷设施，采用沿四周山墙设置避雷带，变压器中性点接地，接地电阻小于 4.00 欧姆。变压器低压总出线设有功计量和无功计量，照明用电和动力用电分开计量，动力用电每个配出回路根据需要装设有功电度表。用电设备单台电机容量在 75.00KW 及以上，电热设备单台容量 50.00KW 及以上的设备均应单独装设电度表。
4、短距离的运输任务将利用社会运力解决，基本可以满足各类运输需求，因此，投资项目不考虑增加汽车运输设备。本项目所涉及的原辅材料的运入，成品的运出所需运输车辆，全部依托社会运输能力解决。
话音通信部分：根据场区通信业务需求及场区周围情况，行政调度电话均为安装市话，其中综合值班室安装调度电话和行政电话。项目承办单位设计提供监控系统的基本要求和配置；选用系统设备时，各配套设备的性能及技术要求应协调一致，系统配置的详细清单及安装、辅助材料待确定系统成套供货商后，按技术要求由成套厂商提供；系统应由资信地位可靠、具有相关资质、有一定业绩、服务良好、具有现场安装调试、开车运行经验、能做到“交钥匙”工程的成套厂商配套供货，并应对项目承办单位操作人员进行相关的技术培训。
六、选址综合评价
该项目均按照项目建设地部门审批的建设用地规划许可证及建设用地规划设计要求进行设计，同时，严格按照项目建设地建设规划部门与国土资源管理部门提供的界址点坐标及用地方案图布置场区总平面图。该项目拟选址在项目建设地，所选区域土地资源充裕，而且地理位置优越、地形平坦、土地平整、交通运输条件便利、配套设施齐全，符合项目选址要求。建设项目平面布置符合产品制造行业、重点产品的厂房建设和单位面积产能设计规定标准，达到《工业项目建设用地控制指标》（国土资发【2008】24 号）文件规定的具体要求。
第六章
项目土建工程
一、建筑工程设计原则
建筑物平面设计以满足生产工艺要求为前提，力求生产流程布置合理，尽量做到人货分流，功能分区明确，符合《建筑设计防火规范》（GB50016）要求。
应留有发展或改、扩建余地。应有完整的绿化规划。
二、土建工程设计年限及安全等级
建筑结构的安全等级是根据建筑物结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失）的严重性来划分的，本工程结构安全等级设计为Ⅰ级。根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）的规定，投资项目中所有建（构）筑物均按永久性建筑要求设计，使用年限为 50.00 年。砌体结构应按规范设置地圈梁及构造柱，建筑物耐火等级为Ⅱ级。
三、建筑工程设计总体要求
该项目建筑设计及结构设计在满足生产工艺要求的前提下，尽量贯彻工业厂房联合化、露天化、结构轻型化原则，并注意因地制宜。对采光通风、保温隔热、防火、防腐、抗震等均按国家现行规范、规程和规定执行，努力做到场房设计保障安全、技术先进、经济合理、美观适用，同时方便施工、安装和维修。土建工程是在满足生产工艺专业所提条件的前提下，使其满足国家的有关规范规定，还结合当地的自然条件、施工能力，力求建筑的美观大方，经济实用，并使场区各建构筑物协调一致。
四、土建工程建设指标
本期工程项目预计总建筑面积 60179.47平方米，其中：计容建筑面积60179.47平方米，计划建筑工程投资 4431.94 万元，占项目总投资的32.44%。
第七章
工艺说明
一、技术管理特点
验收材料应根据领料单或原始凭证进行清点实测验收，发现规格、质量、数量不符等问题应及时与有关人员联系处理；做好原辅材料原始记录和资料积累，及时准确地做好月报、季报和各种统计报表工作。项目建成投产后，项目承办单位物资采购部门根据生产实际需要制定原材料采购计划，掌握原材料的性能、特点，在不影响产品质量的前提下，对项目所需原辅材料合理地选择品种、规格、质量，为企业节约使用原材料降低采购成本。原材料仓库按品种分类存储；库内原辅材料的保管应按批号分存，建立严格的入库、分发制度，坚决杜绝分发差错，坚决杜绝因混批错号、混用原材料而造成的质量事故。
投资项目项目产品制造质量控制将按 ISO9000 体系标准组织生产，从业务流程与组织结构等方面来确保产品各环节处于受控状态，同时，项目承办单位推行精益生产（JIT、LEAN）、供应商库存管理（VMI）、全面质量管理（TQM）等先进的管理手段和管理技术。
二、项目工艺技术设计方案
工艺技术生态效益与清洁生产原则：项目建设与地方特色经济发展相结合，将项目建设与区域生态环境综合整治相结合，纳入当地的社会经济发展规划，并与区域环境保护规划方案相协调一致；投资项目建设应与当
地区域自然生态系统相结合；按照可持续发展的要求进行产业结构调整和传统产业的升级改造，大幅度提高资源利用效率，减少污染物产生和对环境的压力，项目选址应充分考虑建设区域生态环境容量。
技术设备投资和产品生产成本低，具有较强的经济合理性；投资项目采用本技术方案建设其主要设备多数可按通用标准在国内采购。投资项目采用的技术与国内资源条件适应，具有良好的技术适应性；该技术工艺路线可以适应国内主要原材料特性，技术工艺路线简洁，有利于流程控制和设备操作，工艺技术已经被国内生产实践检验，证明技术成熟，技术支援条件良好，具有较强的可靠性。节能设施先进并可进行多规格产品转换，项目运行成本较低，应变市场能力很强。
三、设备选型方案
工艺装备以专用设备为主，必须达到技术先进、性能可靠、性能价格比合理，使项目承办单位能够以合理的投资获得生产高质量项目产品的生产设备；对生产设备进行合理配置，充分发挥各类设备的最佳技术水平；在满足生产工艺要求的前提下，力求经济合理；充分考虑设备的正常运转费用，以保证在生产相关行业相同产品时，能够保持最低的生产成本。投资项目的生产设备及检测设备以工艺需要为依据，满足工艺要求为原则，并尽量体现其技术先进性、生产安全性和经济合理性，以及达到或超过国家相关的节能和环境保护要求；先进的生产技术和装备是保证产品质量的关键，因此，工艺装备必须选择国内外著名生产厂商的产品，并且在保证产品质量的前提下，优先选用国产的名牌节能环境保护型产品。
项目拟选购国内先进的关键工艺设备和国内外先进的检测设备，预计购置安装主要设备共计 112 台（套），设备购置费 3977.70 万元。
第八章
环境影响分析
近年来，我国正在探索走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路。为系统总结我国推进工业节能减排、绿色发展的进展，工业和信息化部节能与综合利用司组织有关部门、地方工业主管部门、行业协会和企业、研究机构和专家，历时 1 年时间，编制完成了该报告。
一、建设区域环境质量现状
项目建设区域 CODcr、BOD5、氨氮值浓度均不超标，CODcr 质量指数在0.43-0.50 之间，BOD5 质量指数在 0.29-0.32 之间，氨氮质量指数在 0.26-0.27 之间，硫化物未检出，由此可见，项目建设区域地表水环境质量标准执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准。投资项目所在地大气环境质量功能区划定为Ⅱ类区，执行《环境空气质量标准》（GB3095-2012）Ⅱ级标准，大气环境质量现状较好，符合功能区划要求。项目所在地区域内地下水环境质量较好，各类指标满足功能区划要求，拟建项目区域周围地下水环境质量标准执行《地下水质量标准》（GB/T14848-93）中的Ⅲ类标准要求，水质现状较好。
二、建设期环境保护
（一）建设期大气环境影响防治对策
施工时先做好坡脚挡土墙，做好边坡防护，取土场及弃土堆边缘设置土工围栏，在施工场地周围构筑一定高度的围墙减少扬尘扩散范围；根据有关资料调查，当有围栏时，在同等条件下施工造成粉尘污染可减少40.00%，车辆尾气污染可减少 30.00%；采取上述措施后，建设期扬尘不会对周围环境产生较大的影响，并且随着施工的结束而消失。对施工场地、施工道路应适时洒水、清扫，在施工场地每天洒水抑尘作业四至五次，可使扬尘造成的 TSP 污染距离减小到 30.00 米以内范围。施工车辆在进入施工场地时，需减速行驶以减少施工场地扬尘，建议行驶速度不大于 5.00 千米/小时，此时的扬尘量可减少为一般行驶速度（15.00 千米/小时计）情况下的三分之一；另一方面缩短怠速、减速和加速的时间，增加正常运行时间，减轻车辆尾气排放对周围环境的影响。
（二）建设期噪声环境影响防治对策
施工噪声是居民特别敏感的污染源之一，根据目前的机械制造水平，它即不可避免又不能从根本上采取噪声控制措施予以消除，只能通过加强施工产噪设备的管理，以减轻施工噪声对周围环境的影响；通过以上计算
结果表明，在施工过程中高噪机械产生的噪声影响范围昼间为 45.00 米-120.00 米、夜间为 140.00 米-350.00 米，项目所处位置为区域环境噪声的Ⅱ类区
（三）建设期水环境影响防治对策
施工现场因地制宜建造沉淀池、隔油池等污水临时处理设施，对含油量较高的施工机械冲洗水或悬浮物含量较高的其他施工废水需经处理后方可排放；砂浆、石灰等废液宜集中处理，干燥后与固体废弃物一起处置。
（四）建设期固体废弃物环境影响防治对策
随着主体工程、道路的陆续建成，场区内不渗漏的地面增加，从而提高了暴雨地表径流量，缩短了径流时间，水道系统在暴雨条件下将有可能改变原来的排泄方式，排出的暴雨雨水将增加接受水体的污染负荷，因此，建设期的水土流失问题必须采取必要的措施加以控制。
（五）建设期生态环境保护措施
土地利用资源影响：项目建设前土地使用功能以农业生产为主，随着项目的建设，土体可利用潜在资源受到一定破坏，开发利用时应边建设边征用。
三、运营期环境保护
（一）运营期废水影响分析及防治对策
通过废水处理指标数据显示，生活废水经过场区净化池的隔油、滤渣处理后符合生活废水排放标准，达标排入项目建设地生活废水管道，经水
质净化厂处理后达标排放。废水经处理后，废水中含油量小于 5.00mg/L，CODcr 小于 100.00mg/L，PH 值 6.50-8.50，达到《污水综合排放标准》Ⅰ级标准要求，治理工艺采用“破乳+气浮+超滤”处理技术进行治理。
（二）运营期废气影响分析及防治对策
生产过程产生的粉尘由布袋除尘设备处理后，经 15.00 米烟囱高空排放，其排放浓度和排放速率达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297）标准表 2 中颗粒物Ⅱ级排放标准要求，经过以上的处理措施后，基本上不会对周边环境产生影响。拟建项目各机械加工生产设备均由加工和净化装置两部分组成的箱式密封生产整体，机械加工方式为湿式切削，加工过程产生的少量皂化油雾通过设备自身携带的净化装置处理，即产生的油雾经收集后通过离心除油、滤料吸附净化处理，净化效率可达 98.00%。对于在生产过程中产生的不合格品（包括检验不合格的半成品、包装废料和过程产品及产成品等），以及加工工序产生的废料（边角及屑类废物）可以回收再利用；废弃物则委托有资质单位进行安全处置，实现物资的综合利用，不会对周围环境造成影响。
（三）运营期噪声影响分析及防治对策
在设备安装过程中，提高噪声设备的安装精确度，做好平衡调试，安装时采用减震、隔振措施，在设备和基础之间加装隔振元件（如减震器、橡胶隔振垫等），增加惰性块（钢筋混凝土基础）的重量以增加其稳定性，从而有效地降低振动的强度；对设备基础安装减振垫减少噪声的传递。
四、项目建设对区域经济的影响
由于项目建设地有比其它地区拥有更优惠、更灵活的政策，还可以通过减免税收、降低土地使用费等手段，吸收外来资金投入和规模较大企业的引进，对提高工业发展的质量和效益起到积极的促进作用，使当地的知名度及市场竞争力得到了有力提高。同时而来的先进的生产和管理方式也可以带动该区域的企业踏上现代化的生产和管理之路，促进企业产品结构、技术结构、管理水平进一步优化，大力提高产品的市场竞争力。同时，还可以带动相关行业的发展，如迁入人口增加，促使住房需求量增加，进而促进商业和建筑业的发展，交通行业及服务行业也随之发展起来。根据项目建设地发展的条件、战略地位及综合宏观经济机遇与挑战，项目建设区域将依托本地优势资源，重点吸引产业转移的高科技、环保型的现代化科技工业产业集群，使之成为项目建设地一、二类工业聚集的高地和产业创新基地。基于此将项目建设地确定以优势资源为依托，产业特色鲜明、功能配套协调，具有内在生长机能的、智慧创新型的新型生态项目建设区域。要完成国民经济“十三五”及 2020 年远景规划，项目建设地必须加强工业载体的建设，优化工业产业布局，增强项目落户的承载力，发挥和创造好区位优势，加大招商引资力度，明确产业发展定位，增强产业聚集效应，培育特色产业群，形成规模效应，做强做大工业经济总量，才能促进工业经济持续、健康、快速发展。项目建设地的建设将是区域经济合作的大好时机，随着项目建设地的交通条件和城市基础设施的不断改善以及工业发
展的硬件和投资软环境的进一步完善，将会吸引大量外来投资，因此，项目的实施，必将为项目建设地工业的腾飞带来新的发展机遇。
五、废弃物处理
项目承办单位要建立危险废弃物全过程管理的合理投资模式，有市场化收费、押金制度、优惠的税收政策等，采用市场机制管理全过程。
六、特殊环境影响分析
七、清洁生产
投资项目生产的产品系购买清洁原料进行加工制造，项目产品是一种无毒、无害产品，符合产品的清洁性，而且，出售使用后均可回收进行重新加工利用，因此，投资项目的产品属于清洁产品。在生产工艺流程的选择、功能区规划及设备布置上，充分考虑能源的合理利用、减少能源的消耗和原材料的二次倒运，使生产区域尽量集中，避免因分散以增加运输能源消费。
八、环境保护综合评价
项目承办单位在设计、建设和生产经营中，认真贯彻落实资源综合利用的原则，采取有效的防治和回收利用措施，其污染物的排放均可达到国家标准的规定，符合国家环境保护要求，从生产状况分析对周围环境基本无影响。投资项目的选址符合当地的区域规划，符合项目承办单位发展规
划，如环境保护措施到位，对当地的自然环境、生态环境将控制在国家许可的标准范围内。
在区域工业发展中贯彻绿色理念，发挥地区比较优势，加强区域协同，促进区域工业绿色发展。紧扣主体功能定位，进一步调整和优化工业布局。发挥主体功能区规划的引导作用，根据区域资源承载力和环境容量，确定区域工业发展方向和开发强度。优化开发区域积极发展节能、节地、环保的先进制造业，推动产业结构向高端、高效、高附加值转变，大力提高清洁能源比重，能源和水资源消耗以及污染物排放强度达到或接近国际先进水平。重点开发区域合理开发并有效保护能源和矿产资源，将资源优势转化为经济优势，改造传统产业，大力发展新兴产业，大幅提高清洁生产水平，降低资源消耗、污染物和二氧化碳排放强度。限制开发区域加强开发强度管制，限制进行大规模高强度工业化开发。禁止开发区域不得进行工业化开发。加快建设覆盖工业产品全生命周期资源消耗、能源消耗、污染物及温室气体排放、人体健康影响等要素的生态影响基础数据库。推动建设包括绿色材料库、设备资源库、绿色工艺库、零件信息库等在内的绿色生产基础数据库和产值数据库。支持钢铁、有色、造纸、印染、电子信息等重点行业建设行业绿色制造生产过程物质流和能量流数据库。建立绿色产品可追溯信息系统，提高绿色产品物流信息化和供应链协同水平。研究制定数据标准和采集方法，完善数据计量、信息收集、监测分析保障体系，开发企业生产数据与数据库公共服务平台对接的软件系统。
坚持绿水青山就是金山银山，协同推动经济高质量发展与生态环境高水平保护。我国 40 年经济社会发展成就证明，保护生态环境就是保护生产力、改善生态环境就是发展生产力。绿水青山既是自然财富、生态财富，又是社会财富、经济财富。必须贯彻新发展理念，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，实现经济社会发展和生态环境保护协同共进。
第九章
项目安全规范管理
一、消防安全
（一）消防设计原则
项目承办单位在总图运输设计中严格执行各种规范和规定，保证建筑物及装置之间的消防安全距离，并在装置和建筑物之间设置消防安全通道。项目应严格按照上述条例及规范进行设计外，同时应贯彻“预防为主，防消结合”的方针，立足自救，并在自救的基础上充分依靠社会及公安消防的力量，当地消防局接报后可在 15.00 分钟内赶到火灾现场。
实行巡检制度，对异常情况做到及时发现，及时处理，保证安全生产。总图布局分为行政办公区和生产区（公用工程及辅助生产区、原料及产品储运区等），办公区依据《建筑设计防火规范》GB50016-2014 中的有关规
定布置。生产区依据《建筑设计防火规范》GB50016-2014 中的安全距离和防火间距布置。
（二）消防设计
地下楼梯间为防烟楼梯间，设置机械加压送风方式的防烟设施。楼梯间正压送风，前室不送风，正压送风量 25000.00?/h。
项目应配置一套“集中式火灾报警系统”。它由火灾探测器、功能模块、区域显示器和控制器组成，并装有 CRT 显示器，可对楼内相关设施的消防状态进行控制和监视。贮存仓库每个防烟分区的排烟量按 6.00 次/小时换气次数计算。机械排烟系统利用平时仓库机械排风系统。不能利用仓库出入口自然补风的防火分区设置机械补风系统。机械补风不小于排烟量50.00%。
（三）消防总体要求
应急疏散要求：厂房、库房等处应急疏散通道保证畅通，设置应急疏散指示标志、安全出口、应急照明灯，并保证疏散出口和疏散距离满足规范要求。依据《建筑设计防火规范》（GB50016），在总图布局设计中根据各主体工程的工艺流程以及公用辅助设施的功能，充分考虑各消防设施及消防通道；在场区干线路边根据规范要求设置地上式消火栓，每个地上式消火栓的间距≤120.00 米；工艺设备、库房内的消火栓间距不应大于60.00 米，消防用水量设置为 30.00 升/秒。undefined
（四）消防措施
项目承办单位在建筑设计中要充分考虑疏散的路线尽量短捷、连续、畅顺无阻碍地通向安全出口。报警系统包括感烟探测器、感温探测器、手动报警按钮、消火栓按钮、防火阀等；联动系统包括消火栓系统、防排烟系统、消防紧急广播系统、声光报警系统、紧急电源及非消防电源系统、空调通风系统等。项目承办单位在场区较明显的位置设置一定数量的“严禁烟火”标志，对一些有爆炸危险的场所，按照《消防安全标志设置要求》，设置“小心火灾，当心爆炸”等消防标志。
二、防火防爆总图布置措施
按照《爆炸和火灾危险环境电力设备设计规范》GB50058-2014 的要求对全场的爆炸火灾危险区域进行划分，并按规定选用相应防爆型的电气设备。选择的电气设备应满足防爆等级的要求。
三、自然灾害防范措施
项目建设要求建筑物室内地坪高于室外地坪，防止暴雨积水浸入室内；雨水排水管网按当地最大暴雨量标准进行设计。
四、安全色及安全标志使用要求
项目承办单位对生产设备安全标志执行《安全标志》（GB2894）规定。在生产设备区、仓库等危险区设置永久性“严禁烟火”标志。
五、电气安全保障措施
该项目生产过程中大量动力设备需要使用电力作为能源，一旦漏电就有可能造成员工触电而发生伤亡事故；为了减少停电带来的不安全因素，投资项目采用两路电源供电，同时，还应设有保护电源。各种电气设备的非带电金属外壳，如控制屏、高、低压开关柜、变压器等，均要求设置可靠的接地、接零，防止发生人员触电事故；有爆炸危险的气体管道等，其防静电接地电阻应该小于 4.00 欧姆。
六、防尘防毒措施
在可能散发有毒有害物的岗位设置有毒气体检测报警设备，防止有害气体浓度超标对操作工造成危害。
七、防静电、触电防护及防雷措施
各生产设备、设施及建构筑物设计有可靠的防雷保护设备，防雷设计应符合国家标准和有关规定。架空管道以及变配电设备和低压供电线路终端，均设计防雷电波侵入的防护措施，设备内设置必要的避雷针（线）。对电气设备外露可导电部分，均按《工业与民用电力设备的接地设计规范》（GBJ65）的要求设计可靠接地设备。移动式电气设备均采用漏电保护设备。对可采用安全电压的场所，均采用安全电压。安全电压标准按《安全电压》（GB3805）执行。undefined
八、机械设备安全保障措施
对容易发生坠落的危险岗位均设立扶梯、平台、围栏等附属设施。对于建筑物上的吊钩、吊梁等，在醒目处标出起吊重量。
九、劳动安全保障措施
十、劳动安全卫生机构设置及教育制度
项目承办单位生产场区合理设置应急撤离通道和泄险区，以使人员在应急事故时能得到及时疏散。设置现场急救站，并装备相应的急救设施及急救车辆。
项目承办单位将人员的安全和健康置于优先于生产的地位，生产第一线的首要责任便是确保安全与健康，每个进入有毒有害生产单元的人员都必须配备个人防护设备，配备防毒面具、工作服、防护镜等个人防护用品和急救箱。该项目投入运营后，从领导到工人都要建立严格按照劳动安全操作规程进行操作的观念，一切事故隐患必须消灭在萌芽状态，确保项目承办单位所有员工人身安全和生产设备正常运转。
十一、劳动安全预期效果评价
一旦发生事故，项目承办单位依靠工程设计规划的安全防护设施和事故应急措施能够及时控制事故，防止安全及消防事故的蔓延，有力保障职工人身及财产的安全。项目承办单位根据生产工艺的特点，针对可能发生的安全和有害卫生的部位，采取了较为完善的防护措施，符合有关标准规范的要求，只要操作人员遵守安全操作规程，就能够保证操作人员在符合安全和卫生条件的环境中工作，并保障其劳动安全。项目承办单位严格遵
守各项安全操作规程和制度，加强劳动安全管理，投资项目完工后，其生产秩序是安全可靠的。
第十章
项目风险评价
一、政策风险分析
项目产品生产项目有很强的政策性，投资项目建设要及时了解政府的有关政策调整，如：税收、金融、环境保护、产业发展政策等，项目承办单位要及时采取相应的措施，积极争取有关政策落实在投资项目建设和运营过程中。项目承办单位要加强企业内部信息化建设，提高政策市场相关信息的收集与处理能力，将在国家各项经济政策和产业发展政策的指导下，汇聚各方信息提炼最佳方案，实现统一指挥调度，合理确定公司发展目标和经营战略。
二、社会风险分析
对人文环境影响的规避措施；城市作为人类文明的产物，本身就承载着一定的文化和历史，所以投资项目在实施过程时，必须充分考虑到这一点；目前，投资项目地面上没有发现军事设施、教堂、寺庙、文物古迹以及重要建筑设施。
三、市场风险分析
顾客理念分析：顾客对项目项目产品的保守心理是其潜在的风险，顾客对参与信息分享而可能带来的隐患担忧度决定消费保守度；同时，顾客的环境保护意识、效益意识、诚信意识等一定程度上影响着其应用项目产品的导向；由于顾客的理念不定性，所以，项目市场风险则随之不定。
加大产品宣传力度，创新营销方式和手段开拓新兴市场，建立独立、主动、可控的销售渠道和销售网络，建立高素质的销售队伍；通过产品宣传、博览会、网络、媒体等形式，向顾客宣传、展示项目产品，吸引客户推动产品销售，逐步扩大客户群，以降低市场风险因素的影响。采取“高品质赢得客户，创品牌拓展市场”的产品策略，积极采用先进设备和工艺技术，严格按照 ISO9000 标准规范组织生产和经营活动，确保项目承办单位产品质量和服务质量，加强新产品的研制和开发工作，不断按市场需要提高项目产品档次，满足客户多样化需求，扩大产品在国内和国际市场上的影响和美誉度。以科技优势和持续开发优势参与市场竞争；进一步加强企业管理，提高项目承办单位的整体素质，加大成本费用的控制力度，完善薄弱环节，走“以质量求效益、以效益求发展”的集约化经营道路，不断提升公司在市场中的竞争实力。
四、资金风险分析
项目承办单位应该选择多种筹集建设资金的渠道，紧紧抓住国家鼓励和支持相关行业发展的大好机遇，积极争取政府资金的支持和吸收社会其
他资金投入，尽可能的降低债务投资的比例，从根本上降低偿债压力和债务风险。
五、技术风险分析
基于光纤环镜的多波长光纤激光器 篇5
关键词：光纤激光器,光纤环镜,掺铒光纤,偏振无关
1、引言
随着波分复用 (WDM) 技术在光纤通讯中的广泛应用, 多波长光源的研制已经成为了一个新的热点。传统的利用半导体激光器的方案需要对每一个输出波长进行分别控制, 不仅成本高, 而且系统稳定性差。最近, 人们利用法布里-珀罗标准距、波分复用系统[1]和光纤环镜等手段实现了掺杂光纤中的多波长输出。在本文中我们将提出一种基于高双折射保偏光纤环镜的光纤激光器。通过用液氮冷却铒纤, 可以得到间隔为1.9nm的7个波长的激光输出。
2、实验原理
光纤环镜的原理人们已经作了充分的讨论与研究。在这里将介绍一些与我们实验密切相关的性质, 特别是光纤环镜的反射率随波长以及保偏光纤双折射率的变化情况。在由理想器件构成的光纤环镜中, 其对于某一波长的反射率是可以通过控制环镜的双折射在0~100%的范围内任意调节的。
利用琼斯矩阵理论描述光在光纤环镜中的传播, 可得到光纤环镜的反射率公式:R (λ) =0.5+0.5cos (2π△n L/λ) (针对耦合器的耦合系数是0.5的情况) , 其中△n为保偏光纤快轴与慢轴的折射率差、L为保偏光纤的长度。由公式可知反射率R是波长λ的函数。众所周知, 当掺铒光纤在976nm的半导体激光器泵浦下会产生很宽的自发辐射谱 (通常为50nm左右) , 所以能够同时得到多个波长的振荡输出。由公式形式可以得知输出谱线的线间距与保偏光纤长度和保偏光纤的双折射率成反比。
3、实验结果及分析
实验方案如下:在由液氮冷却的掺铒光纤作为增益介质的两端分别用两个光纤环镜构成谐振腔。光纤环镜的工作原理如上所述。其中一个光纤环镜由保偏光纤和偏振控制器构成, 另一个由铒纤、泵浦源、10:90宽带耦合器和光隔离器构成。宽带耦合器的作用是将10%的激光输出到光谱分析仪进行观测, 其余90%的激光继续在系统内振荡放大。由高双折保偏光纤构成的光纤环镜除起到“腔镜”作用外, 还起到“选频”的作用, 是系统的重要组成部分。光纤环内的偏振控制器 (PC) 要严格设定为π/2, 只有这样才能得到最佳的干涉效果, 形成多波长稳定输出。为了使偏振控制器 (PC) 设定严格等于π/2, 我们还设计了一套“检偏系统”以确定光通过偏振控制器 (PC) 前后偏振态相差π/2。该系统由一个1550nm光源、一个偏振控制器、保偏分束器、保偏准直镜和光功率计组成。所有器件均为慢轴定位。当调整整个系统使光功率计读数最大, 表明系统内光功率均延慢轴传播。这时接人待测偏振控制器 (PC) 并调整使的光功率计读数最小, 即可保证待测偏振控制器 (PC) 两端光偏振态相差π/2。
整个实验过程中都要保持掺铒光纤在液氮的冷却中。这是因为掺铒光纤在室温下是均匀增益介质, 其均匀增益线宽约为l Onm, 所以在室温下铒纤内部会产生强烈的模式竞争从而无法实现稳定的多波长光波振荡。图1给出了在没有加注液氮冷却情况下的输出谱线。可以看到只有两、三个波长的激光输出, 且输出功率和波长很不稳定。
在液氮的冷却下 (77K) 掺铒光纤的均匀增益线宽极大的减小, 因此可以得到稳定的多波长激光输出。图2给出了在液氮冷却下的输出谱线, 此时激光器的光纤环镜由双折射为4.16e—4的长度为3m的保偏光纤构成。由图可见7条谱线等间距分布, 两输出峰间隔1.9nm。通过用MATLAB编程进行数值模拟可知, 若要得到符合国际电信联盟规定信道宽度 (两输出峰间隔O.8nm) 的多波长激光只需将保偏光纤长度增加到7m。
4、结论
本文对由高双折射保偏光纤构成的光纤环镜的滤波原理进行了详细讨论, 并给出了其反射率表达式;提出多波长光纤激光器的实验方案;做了在有、无液氮冷却铒纤两种情况下输出谱线的对比;在有液氮冷却条件下实现了同时稳定输出间隔为1.9nm的7个波长的激光;通过数值模拟计算, 给出了要产生符合国际电信联盟规定信道宽度的多波长激光的实验参数。
参考文献
激光焊接装置的设计 篇6
一些特殊场合和工作领域中,给焊接工作带来工作难度,例如多轴特种车辆底盘,包括纵梁,横梁,尾梁,支腿和油缸支撑等部件组成,且采用高强度钢板焊接结构,保证其承重质量,普通焊接工艺和装置,工作过程中,就出现了操作麻烦,不便于调节,焊接的质量得不到保证,同时在焊接之后产生的高温难于快速消散,不适合广泛的推广和利用。本文设计了一种激光焊接装置,通过所设计的连接座、连接杆和伸缩杆,及激光发射器等装置,实现特殊环境的焊接工作,焊缝成形稳定性好,焊缝成形美观,饱满,飞溅物少。
1.激光焊接装置的总体设计思路
激光焊接装置,包括连接座、连接杆和伸缩杆,连接座的端部设有连接孔,连接座的顶部固定设有固定件,连接杆的两端也设有连接孔,且连接杆的顶部和底部也固定和有固定件,连接座端部的连接孔通过销轴与连接杆一端的连接孔铰接,且连接座顶部的固定件与连接杆顶部的固定件之间固定设有液压杆,伸缩杆的一端也设有连接孔,且伸缩杆一端的连接孔与连接杆另一端的连接孔也通过销轴铰接,伸缩杆的底部也设有固定件,且伸缩杆底部的固定件与连接杆底部的固定件之间也固定设有液压杆,伸缩杆的另一端通过连接空腔固定连接有电机,电机的输出轴通过连接杆固定连接有激光发射器,激光发射器的底部设有激光焊接头,激光发射器的一侧设有鼓风机。
如图1所示,连接座1端部的连接孔2通过销轴4与连接杆7一端的连接孔2铰接,且连接座1顶部的固定件3与连接杆7顶部的固定件3之间固定设有液压杆6,伸缩杆8的一端也设有连接孔2,且伸缩杆8一端的连接孔2与连接杆7另一端的连接孔2也通过销轴4铰接,伸缩杆8的底部也设有固定件3,且伸缩杆8底部的固定件3与连接杆7底部的固定件3之间也固定设有液压杆6,伸缩杆8的另一端通过连接空腔固定连接有电机9,电机9输出轴上固定连接的连接杆与激光发射器10连接端的底部镶嵌有探测器12,电机9的输出轴通过连接杆固定连接有激光发射器10,激光发射器10的底部设有激光焊接头11,激光发射器10的一侧设有鼓风机13,鼓风机13的进风口设有防尘滤网,且鼓风机13的出风口设有制冷装置。
2.激光焊接装置的工作原理机过程
激光焊接装置,电机的输出轴通过连接杆固定连接有激光发射器,激光发射器的底部设有激光焊接头,激光发射器的一侧设有鼓风机。连接座的一侧设有安装板,且安装板上设有至少两组安装孔。电机输出轴上固定连接的连接杆与激光发射器连接端的底部镶嵌有探测器。鼓风机的进风口设有防尘滤网,且鼓风机的出风口设有制冷装置。
连接座、连接杆和伸缩杆的表面均喷覆有酚醛树脂粉末,且连接座、连接杆和伸缩杆的一侧均设有带有橡胶垫片的卡线槽。
鼓风机可以方便焊接过程中进行散热降温,从而提高焊接的效率,探测器可以方便保证焊接的准确性,激光发射器、探测器、鼓风机、电机、伸缩杆和液压杆的导线都从连接座、连接杆和伸缩杆的一侧的带有橡胶垫片的卡线槽内与控制终端电性连接,
该激光焊接装置,工作过程中,通过激光发射器10和激光焊接头11可以实现焊接的方便性与固定性,电机9可以带动激光焊接头11旋转,从而便于调节焊接的方向,伸缩杆8、连接杆7和连接座1通过液压杆6与销轴4固定连接进一步方便激光焊接头11方向的调节,鼓风机13可以方便焊接过程中对多轴特种车辆底盘进行散热降温,从而提高焊接的效率,探测器12可以方便保证焊接的准确性,激光发射器10、探测器12、鼓风机13、电机9、伸缩杆8和液压杆6的导线都从连接座1、连接杆7和伸缩杆8的一侧的带有橡胶垫片的卡线槽内与控制终端电性连接,连接座1、连接杆7和伸缩杆8的表面均喷覆有酚醛树脂粉末可以提高焊接装置的抗腐蚀能力,延长使用寿命,该装置结构简单,安装操作方便,焊接方向便于调节,焊接精度高,散热降温快,适用范围广,有利于推广和普及。
3.总结
该激光焊接装置,通过激光发射器和激光焊接头可以实现焊接的方便性与固定性,电机可以带动激光焊接头旋转,从而便于调节焊接的方向;伸缩杆、连接杆和连接座通过液压杆与销轴固定连接进一步方便激光焊接头方向的调节,该装置结构简单,安装操作方便,焊接方向便于调节,焊接精度高,散热降温快。
摘要：在工业生产中,焊接的方式有很多种,尤其激光焊接技术在节约材料、提高劳动生产率以及质量等方面都显示出了巨大优势,这促使激光焊接技术从手工或半自动逐步向数控方向发展,并成为数控焊接技术发展的主要方向之一。本文设计了一种激光焊接装置,通过所设计的连接座、连接杆和伸缩杆,及激光发射器等装置,实现特殊环境的焊接工作,焊缝成形稳定性好,焊缝成形美观,提高了生产效率。
关键词：激光,焊接,装置
参考文献
[1]王品毅.海洋平台用E36钢焊接工艺评定[J].石油工程建设.2014(03)
汽车车身的激光焊接 篇7
焊接的方式有多种, 目前一般汽车的车身焊接都是用点焊、缝焊、电弧焊等方式。点焊是通过施加在点焊电极汇的电流将零件的接触表面熔化, 然后在压力作用下将零件的接触表面熔结在一起, 主要用于车身构件及车架的焊接。缝焊是用滚轮电极传递焊接电流与压力, 通过滚轮与零件表面相对移动进行连续的焊接, 主要进行密封性焊接, 例如油箱及车顶盖。电弧焊是将零件表面局部施以高温熔化和连接零件, 不需要施压的一种焊接方式, 例如CO2焊, 主要用于车身蒙皮的焊接。
激光焊接是21世纪汽车工业上应用的新技术。它采用偏光镜反射激光产生的光束, 使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束, 例如激光束在聚焦点上的直径为0.3~0.5m m, 可得到超过106~108W/c m2的光强, 如果焦点接近工件, 工件表面会产生极高温度, 在几毫秒内熔化, 达到熔化结合的物理变化, 也就是起到了点焊的作用, 但是焊接的牢固性超过普通的点焊。点焊是将两块钢块结合在一起, 但钢板之间有缝隙, 在受到一定外力的冲击下, 钢板之间会同焊点的强度不够而断裂, 而激光焊接是将两块钢板的分子熔合在一起, 也就是说将两块钢块“合二为一”, 焊接后的两块钢板强度相当于一块钢板。
激光焊接工艺及特点
激光拼焊是在车身设计制造中根据车身不同的设计和性能要求, 选择不同规格的钢板, 通过激光截剪和拼装技术完成车身某一部位的制造。经过十余年的发展, 激光焊接从最开始仅用于车顶连接, 到现在已经遍布白车身的各个部分。
激光焊与电子束焊有许多相似之处, 但它不需要真空室, 不产生X射线, 更适合在生产中推广应用。因此, 激光焊接实际上已取代了电子束焊接20年前的地位, 成为高能束焊接技术发展的主流。
1.激光器
激光焊接设备的关键是大功率激光器, 主要有两大类, 一类是固体激光器, 又称N d:Y A G激光器。N d (钕) 是一种稀土族元素, Y A G代表钇铝柘榴石, 晶体结构与红宝石相似。N d:Y A G激光器波长为1.06μm, 优点是产生的光束可以通过光纤传送, 因此可以省去复杂的光束传送系统, 适用于柔性制造系统, 通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车工业常用输出功率为3~4k W的N d∶Y A G激光器。另一类是气体激光器, 又称C O2激光器, 分子气体作为工作介质, 产生平均波长为10.6μm的红外激光, 可以连续工作并输出很高的功率, 激光功率在2~5k W之间。
2.特点
激光焊接的特点是被焊接工件变形极小, 几乎没有连接间隙, 焊接深宽比高, 例如焊缝宽1m m, 深为5m m, 因此焊接极为牢固, 表面焊缝宽度很小, 连接间隙实际为零, 焊接质量比传统方法高。所以在一些用激光焊接的汽车顶壳是不用装饰条遮蔽焊接线的, 例如上海大众的帕萨特和波罗。在汽车制造中, 激光焊接主要用于车身框架结构的焊接, 例如顶盖与侧面车身的焊接, 传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所取代。用激光焊接技术, 既提高了工件表面的美观, 又降低了板材使用量;由于零件焊接部位几乎没有变形, 不需要焊后热处理, 还提高了车身的刚度。
3.辅助设备
由于激光熔焊、激光-M I G复合焊接技术方法的不同以及焊接接头形式的不同, 所以对焊接接头的装配精度要求也不同。搭接焊缝的激光熔焊和角焊缝的激光钎焊可以采用普通的焊接机器人。对接焊缝的激光钎焊和激光焊必须采用区别于常规机器人的绞臂式焊接机器人, 通常设计焊缝自动跟踪矫正系统。
焊接夹具可以保证激光焊接时所连接板材或总成的精确定位, 保证焊缝间隙, 防止焊接变形, 从而提高激光焊接接头的质量。激光焊接控制系统主要包括焊接过程的视频监视系统、机器人的焊缝自动跟踪系统和矫正系统、送丝控制系统等。对于不同的激光焊接方式, 控制系统的组成也有所相同。激光熔焊无需送丝系统、焊缝自动跟踪系统和运行轨迹矫正系统。对于激光切割技术, 往往还需要与激光在线检测系统协同使用。
在开发激光焊接新技术方面, 激光技术在车身制造过程中的发展经历了不等厚钢板激光拼接技术、车身激光焊接技术和激光复合焊接技术的发展历程。与单一的激光熔焊技术相比, 激光复合焊接技术具有显著的优点:高速焊接时电弧有较高的稳定性、更大的熔深、较大缝隙的焊连能力, 焊缝的韧性更好, 通过焊丝可以影响焊缝组织结构, 以及无焊缝背面下垂现象等。
激光焊接发展趋势
随着时代的进步, 激光焊接的技术也在不断发展中, 以下几项技术有助扩展激光焊接的应用范围及提高激光焊接自动控制水平。
1.填充焊丝激光焊
激光焊接一般不填充焊丝, 但对焊件装配间隙要求很高, 实际生产中有时很难保证, 限制了其应用范围。采用填丝激光焊, 可大大降低对装配间隙的要求。例如板厚2m m的铝合金板, 如不采用填充焊丝, 板材间隙必须为零才能获得良好的成形, 如采用φ1.6mm的焊丝做为填充金属, 即使间隙增至1.0mm, 也可保证焊缝良好的成形。此外, 填充焊丝还可以调整化学成分或进行厚板多层焊。
2.光束旋转激光焊
使激光束旋转进行焊接的方法, 也可大大降低焊件装配以及光束对中的要求。例如在2m m厚高强合金钢板对接时, 允许对缝装配间隙从0.14m m增大到0.25m m;而对4m m厚的板, 则从0.23m m增大到0.30m m。光束中心与焊缝中心的对准允许误差从0.25mm增加至0.5mm。
3.激光焊接质量在线检测与控制
利用等离子体的光、声、电荷信号对激光焊接过程进行检测, 近年来已成为国内外研究的热点, 少数研究成果已达到了闭环控制的程度。
结语
目前, 德国大众汽车公司在奥迪A6、高尔夫A4、帕萨特等品牌的车顶均采用激光焊接, 宝马、通用公司在车架顶部也采用激光焊接, 德国奔驰公司则采用激光焊接传动部件。
除了激光焊接, 其他激光技术也得到了广泛应用:大众、通用、奔驰、日产公司应用了激光技术切割覆盖件, 菲亚特和丰田公司应用激光涂覆发动机排气阀, 大众公司则对发动机凸轮轴进行激光表面硬化处理。
光纤激光焊接 篇8
光纤激光器近年来得到快速的发展, 因为光纤激光器具有泵浦效率高、激光阈值低、内量子效率高, 并且可调谐参数多而宽等优点。掺铒光纤激光器更具有一定优势, 因为掺铒光纤激光器波长正好在光通信的第三窗口即1550nm波段附近, 所以掺铒光纤激光器在光纤通信系统中有着一定的应用前景。因为铒光纤有一定的结构优势, 比如它能在在较低的泵浦功率下, 在掺铒光纤芯区可获得较高的功率密度。基于这些优点, 掺铒光纤激光器也在光纤传感中起着非常重要的作用。
光纤激光器主要由泵浦源、谐振腔和增益介质组成。本次实验中采用光纤光栅进行光纤激光器的波长调谐, 调谐的方法是通过改变光纤光栅的温度, 来达到所需要输出波长;同时利用掺铒光纤放大器具有对光增益的作用, 来提高激光输出功率;并通过调节抽运功率来改变激光器谐振腔的精细度, 产生多波长窄线宽的激光输出。设计的激光器稳定型好、抗电磁干扰能力强、有很好的参考价值。
1 原理与结构
1.1 基本原理
激励过程是光放大的必要条件, 实现离子数翻转的条件是:工作物质要有丰富的泵浦吸收带;寿命较长的激光上能态;泵浦源足够强。一旦激光工作物质达到粒子数反转状态, 就可以对光起放大作用。如果把激光工作物质放在光谐振腔内, 使光来回反射多次通过激光工作物质, 就有可能形成光的自激振荡。要形成激光, 必须满足同时两个条件。第一是形成大量离子数反转, 当处于激光上能级的粒子数超过处于激光下能级的粒子数时才能使介质发生受激辐射, 这样就可以产生增益。激光的形成也必须满足第二个条件, 粒子数反转形成的过程要借助于光子能量较高的光源进行泵浦, 并且要求参与激光工作的能级超过两个。
开始, 采用泵浦源把电子激发到高于激光工作能级的上一个能级, 如果泵浦时候没达到激光的阈值条件, 产生的是泵浦光和辐射光不相干的光, 叫做自发辐射。当高于激光阈值条件是泵浦, 就会产生谱线宽较窄的的尖峰激光输出, 产生激光的功率和泵浦光输入功率成正比的关系。
1480nm泵浦系统可用二能级系统来描述 , 考虑均匀展宽情况 , 忽略放大自发辐射, 二能级速率方程可简化为
式中, N1、N2分别表示基态和亚稳态得粒子数密度, hvp、hvs分别表示泵浦光和信号光光子能量;σαp、σαs代表基态对泵浦光和信号光的吸收截面, σes为激发态的受激辐射截面;A21为自发辐射几率, A21=I/τ21。
设泵浦光和信号光沿z方向传播, 忽略光纤损耗, 传输方程为
其中, “-”表示同向泵浦, “+”表示反向泵浦。
1.2 基本结构
在500~1600nm范围内铒 光纤有共 有五个吸 收带 , 吸收峰是514.5nm、532nm、667nm、800nm、980nm和1480nm附近。现在比较成熟的、适合泵浦铒光纤的半导体激光器仅有980nm激光二极管和1480nm激光二极管。泵浦源发出的激光会把掺铒光纤中铒离子激发到高能级激发状态, 当微弱输入信号耦合进掺铒光纤时, 处于高能级的铒离子即会从高能级激发到低能级, 并且释放出一个光子, 产生很强的辐射光, 就是受激辐射, 产生相干光, 也就是产生的激光和输入的信号光在方向上一致, 这样信号光就得以放大。
实验中采用1480nm激光二极管做抽运源, 该激光二极管最大输出功率为300 m W, 中心波长为1474nm, 阈值电流为25 m A, 最大抽运电流为1300m A, 激光二极管输出光功率随和抽运电流近似呈线性关系, 如图1所示。实验采用的掺铒光纤掺铒浓度700ppm, 截止波长为853.5 nm, 模场直径为6.68um。实验掺铒光纤长度为9 m, 要产生激光必须要有谐振腔, 设计的可调谐光纤激光器用掺铒光纤作为激光器的谐振腔。实验结果用ANDO公司的AQ6319光谱仪进行激光功率和波长测量, AQ6319光谱仪最小分辨率为0.01nm, 测量范围 为50nm~2250nm。设计的激光器结果如下图2所示。实验装置有激光二极管 (LD) 、波分复用器 (WDM) 、隔离器 (ISO) 掺铒光纤 (EDF) 、光纤光栅 (FBG) 构成的 , 实验使用50:50光纤耦合器。
设计的光纤激光器采用称前向泵浦结构: 信号光与泵浦光结合, 并且一同进入掺铒光纤中, 该实验装置具有良好的噪声性能。实验采用1480nm的激光二极管最为泵浦源, 因为1480nm的激光二极管激励波谱线宽是980nm的激光二极管的四倍, 并且容易耦合, 可靠性高。基于这些优点, 实验选择1480nm的激光二极管最为泵浦源。从1480nm激光二极管产生的抽运光激光经过波分复用器激励掺铒光纤, 因为掺铒光纤具有增益特性, 经过掺铒光纤的光被光栅选择。经过掺铒光纤的激励光再次回到波分复用器的输入端作为信号光, 而再次被掺铒光纤放大吸收, 该实验装置为环形结构, 构成循环装置, 经过多次放大后的光最终形成激光输出。如果激光二极管工作电流比较小, 抽运功率比较小, 不能达到激光的阈值条件, 所以就只能形成激光, 只能产生荧光输出。本次实验通过反复观察发现该实验装置的激光二极管的工作电流为90m A时, 输出功率才能达到激光的阈值条件, 产生微弱的激光。
在实验中, 光纤光栅采用布拉格光栅, 通过干燥箱对光栅进行加热, 用天津泰斯特仪器有限公司生产的202A-0台式电热干燥箱。温度从19.4℃到100℃变化, 实验过程为每升高10℃记录一次数据。激光二极管驱动电流为320m A, 抽运功率为4.2m W。观察光谱仪上激光输出的中心波长和谱宽的变化。实验记录到光栅最高温度时100℃。
2 结果及分析
实验温度测量为19.4℃, 考虑法布里-珀罗谐振腔的激光二极管。根据激光二极管的功率和电流的关系, 通过不断的改变激光二极管的工作电路, 来改变二极管的抽运功率, 来实现激光二极管的输出功率的调节。本次实验采用的激光二极管最高输出功率为300 MW, 在实验开始不断的改变激光二极管的工作电路, 让工作电路在20 m A到90m A之间不断发生变化 , 可调谐光纤激光器没有输出激光。 原因是激光二极管的泵浦效率太低, 无法达到该实验装置产生激光的阈值条件, 所以光谱仪只能得到较为平坦的荧光输出。实验发现当泵浦功率达到90m A的时候, 光谱仪可以检测到较弱的激光输出, 所以该实验激光器要产生激光的阈值电流为90m A。激光二极管的工作电路在不断增大, 产生激光慢慢趋于稳定 , 通过多次实验发现工作电路在750m A输出激光最稳定 , 所以750m A为该激光器的最佳工作电流。通过不断的增加激光二极管的工作电流, 来提高激光二极管的泵浦功率, 可以提高产生激光功率。实验采用的激光二极管输出功率随驱动电路的变化如下图所示, 下图为图3。
通过以上实验可以得出以下结论:第一, 激光二极管输出功率会随着工作电路的变化而发生变化, 工作电流减小, 抽运功率减少, 工作电流增大, 抽运功率增加。并且激光二极管的输出功率和工作电流之前呈线性关系, 线性度非常好。第二, 该实验也发现, 设计的光纤激光器的阈值电流为90m A, 当工作电流小于等于90 m A时候, 无激光输出。当工作电流大于90m A时候开始产生激光, 并且最佳工作电流为750m A。
实验中, 通过调节光纤光栅的温度, 来达到对激光输出波长和普宽的调谐, 其实光纤光栅就像一个光滤波器一样。另外实验中改变激光二极管的工作电流, 也就是改变抽运功率, 来达到激光功率调节。
实验中, 调节激光二极管的工作 电流为320m A, 输出功率 为4.2m W。采用一个布拉格光栅来对激光器输出波长的选择。加热实验箱, 实验箱温度从18℃到100℃不断升高, 每次实验增加10℃, 通过观察光谱仪发现输出波长漂移了2.1 nm, 并且谱线宽为0.0011左右。然后再增加一个布拉格光栅, 发现设计的光纤激光器的输出波长有了更大的调谐范围, 所以得出结论, 要获得更大的调谐范围, 可以多增加几个布拉格光栅。下图为实验箱测的31℃和81℃的时候, 光谱仪测到的输出激光的中心波长和谱宽图。
3 结论
本文设计一种可调谐环形光纤激光器, 采用1480nm激光二极管作为抽运源。实验采用布拉格光栅作为激光器的波长调谐, 通过改变光纤光栅的温度来实现波长选择。采用光纤光栅的一个非常的优点是光栅可以与光纤兼容, 降低激光器的阈值, 并且实验增加一个布拉格光栅观察调谐范围, 发现如果要获得更大的激光调谐范围, 可以增加光栅的数量。本次实验也测量激光二极管的抽运功率和工作电流的关系, 结论为工作电流和输出功率成线性关系。通过多次实验发现激光二极管工作电流为750m A为最佳激光输出。设计环形可调谐光纤光栅激光器结构简单、激光输出功率稳定、抗电磁干扰能力强, 对光纤激光器的研究具有一定的价值。
摘要：介绍了掺铒光纤激光器的原理与结构。设计了基于光纤光栅调谐的环形掺铒光纤激光器, 试验中用带尾纤的1480nm半导体激光器作为泵浦源, 设计的光纤激光器采用光纤光栅作为光纤激光器的调谐装置。根据光纤光栅的温度改变对光纤激光器的波长来进行调谐。1480nm半导体激光器实验工作电流为320 m A, 输出的激光波长范围为1538nm到1540nm, 输出功率为4.2m W。
关键词：导波与光纤光学,可调谐光纤激光器,布拉格光纤光栅,激光二极管
参考文献
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激光焊接工艺的质量控制 篇9
关键词：激光焊接,工艺,质量
0 引言
激光焊接与传统的焊接方法相比, 激光焊接尚存在设备昂贵, 一次性投资大, 技术要求高的问题, 使得激光焊接在我国的工业应用还相当有限, 但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造。其中, 激光焊接在汽车制造领域中的许多成功应用已经凸现出激光焊接不同于传统焊接方法的特点和优势, 也为许多大功率激光器制造商和激光焊接设备制造商提供了更为诱人的经济效益前景。
1 激光焊接的一般特点
激光焊接是利用激光束作为热源的一种热加工工艺, 它与电子束等离子束和一般机械加工相比较, 具有许多优点: (1) 激光束的激光焦点光斑小, 功率密度高, 能焊接一些高熔点、高强度的合金材料; (2) 激光焊接是无接触加工, 没有工具损耗和工具调换等问题。激光束能量可调, 移动速度可调, 可以多种焊接加工; (3) 激光焊接自动化程度高, 可以用计算机进行控制, 焊接速度快, 功效高, 可方便的进行任何复杂形状的焊接; (4) 激光焊接热影响区小, 材料变形小, 无需后续工序处理; (5) 激光可通过玻璃焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件; (6) 激光束易于导向、聚焦, 实现各方向变换; (7) 激光焊接与电子束加工相比较, 不需要严格的真空设备系统, 操作方便; (8) 激光焊接生产效率高, 加工质量稳定可靠, 经济效益和社会效益好。
2 激光焊接工艺与方法
2.1 双/多光束焊接
双/多光束焊接的提出最初是为了获得更大的熔深和更稳定的焊接过程和更好的焊缝成形质量, 其基本方法是同时将两台或两台以上的激光器输出的光束聚焦在同一位置, 以提高总的激光能量。后来, 随着激光焊接技术应用范围的扩大, 为减小在厚板焊接, 特别是铝合金焊接时容易出现气孔倾向, 采用以前后排列或平行排列的两束激光实施焊接, 这样可以适当提高焊接小孔的稳定性, 减少焊接缺陷的产生几率。
2.2 激光-电弧复合焊
激光-电弧复合焊是近年激光焊接领域的研究热点之一。该方法的提出是由于随着工业生产对激光焊接的要求, 激光焊接本身存在的间隙适应性差, 即极小的激光聚焦光斑对焊前工件的加工装配要求过高, 此外, 激光焊接作为一种以自熔性焊接为主的焊接方法, 一般不采用填充金属, 因此在焊接一些高性能材料时对焊缝的成分和组织控制困难。而激光-电弧复合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小变形的优点, 又具有间隙敏感性低、焊接适应性好的特点, 是一种优质高效焊接方法。其特点在于:
可降低工件装配要求, 间隙适应性好。
有利于减小气孔倾向。
可以实现在较低激光功率下获得更大的熔深和焊接速度, 有利于降低成本。
电弧对等离子体有稀释作用, 可减小对激光的屏蔽效应, 同时激光对电弧有引导和聚焦作用, 使焊接过程稳定性提高。
利用电弧焊的填丝可改善焊缝成分和性能, 对焊接特种材料或异种材料有重要意义。
激光与电弧复合焊的方法包括两种, 即旁轴复合焊和同轴复合焊。旁轴激光-电弧复合焊方法实现较为简单, 但最大缺点是热源为非对称性, 焊接质量受焊接方向影响很大, 难以用于曲线或三维焊接。而激光和电弧同轴的焊接方法则可以形成一种同轴对称的复合热源, 大大提高焊接过程稳定性, 并可方便地实现二维和三维焊接。
3 激光焊接过程监测与质量控制
激光焊接过程监测与质量控制一直是激光焊接领域研究和发展的一个重要内容, 利用电感、电容、声波、光电、视觉等各种传感器, 通过人工智能和计算机处理方法, 针对不同的激光焊接过程和要求, 实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝成形质量监测等, 并通过反馈控制调节焊接工艺参数, 从而实现高质量的自动化激光焊接过程。
3.1 激光焊接过程监测
利用各种传感器对激光焊接过程中产生的等离子体进行检测是常用和有效的方法, 如图1所示。根据检测信号的不同, 激光焊接质量检测主要包括以下几种方式:
3.1.1 光信号检测。
检测对象为激光焊接过程中的等离子体 (包括工件上方和小孔内部) 光辐射和熔池光辐射等。从检测装置的安装来看, 主要包括与激光束同轴的直视检测、侧面检测和背面检测。使用的传感器主要有光电二极管、光电池、CCD和高速摄像机, 以及光谱分析仪等。
3.1.2 声音信号检测。
检测对象主要为焊接过程中等离子体的声振荡和声发射。
3.1.3 等离子体电荷信号。
检测对象为焊接喷嘴和工件表面等离子体的电荷。
利用光电传感器检测激光焊接过程中等离子体光辐射强度的变化是激光焊接过程监测与控制的重要方法之一。国内外研究工作表明, 利用光电传感器可以自动检测出焊接过程中因激光功率、焊接速度、焦点位置、喷嘴至工件表面距离、对接间隙等工艺条件的波动引起的焊缝熔深和成形质量的变化, 不仅可以诊断出诸如咬边、烧穿、驼峰等焊缝成形缺陷, 而且在一定工艺条件下还可以检测焊缝内部质量, 例如, 气孔倾向的严重程度。
3.2 激光焊接过程控制
激光焊接过程控制的主要内容就是对焊接工艺参数的控制。在激光焊接时, 光束焦点位置是影响激光深熔焊质量最关键而又最难监测和控制的工艺参数之一。在一定激光功率和焊接速度下, 只有焦点处于最佳焦点位置范围时, 才可获得最大熔深和良好的焊缝成形。偏离这个范围, 熔深则下降, 甚至破坏稳定的深熔焊过程, 变为模式不稳定焊接或热导焊。但实际激光焊接时, 存在多种因素影响焦点位置的稳定性, 包括因非平面工件和焊接变形引起的焊接喷嘴-工件距离变化, 激光器窗口、聚焦镜等元件热透镜效应引起焦点位置的变化, 以及光束在飞行光路中不同位置引起焦点位置的变化等。如何迅速确定激光焦点位置并将其控制在合适的范围, 一直是激光焊接迫切要求解决而又难度很大的课题。