激光焊接技术标准化探究

激光焊接技术标准化探究

李丰泽

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要：

焊接技术在冶金和各类机械制造方面具有较为广阔的应用前景。随着激光焊接技术的应用,使得航空航天以及电子通信领域得到了快速的发展。建立激光焊接技术的标准化体系,有助于进一步提高激光焊接的精确度。文章首先对国际上现行的激光标准进行分析,进而分别讨论了我国、欧美国家激光标准化体系的制定。

关键词：激光;焊接;标准化;

焊接技术是工业工程项目的重要组成部分。在焊接技术的支持下,包括冶金、航空航天以及机械制造等领域才得以快速的发展。同时,焊接技术也是一项对精准度要求较高的技术。随着上世纪八十年代初期,激光焊接技术逐渐应用到工业制造之中,给包括对焊接精准度要求较高的航空航天以及电子通信领域带来了质的飞跃。由此也可以看出,激光焊接技术的精准度越高,其带动其他相关产业发展的能力就越强。因此,人们已经认识到激光焊接技术的标准化对整个工业制造和工程领域的带动作用。也正是出于此种目的,国内以及国际上焊接领域连同国际标准化组织针对焊接技术,成立了委员会并联合制定颁布了与激光焊接技术相关的标准。对激光焊接技术标准化进行探究,就是提高标准化在激光焊接领域中的应用,促进激光焊接技术的发展。

一、ISO/IEC激光标准分析

ISO(国际标准化组织)和IEC(国际电工委员会)分别是国际上两个资深的标准化组织。ISO和IEC两个与标准化相关的组织,目前均针对激光焊接技术成立了相关的委员会并制定了相应的标准。国际标准化组织针对焊接技术工艺以及光学技术成立了TC44进而TC172委员会:TC44委员会主要研究激光切割和焊接应用相关的标准化工作,包含了相关的术语定义、设备的标准要求以及切割和焊接过程中的具体操作方法;TC172委员会则主要负责激光发射器等设备的标准化工作,包括了相关的术语定义、设备的制作标准以及设备的实验流程。两个委员会共同合作制定出激光焊接技术的应用标准。国际电工委员会在通过下设TC72委员会,研究并制定出了与激光设备安全应用和管理的标准,主要包括了对产品以及操作流程的规范化管理。由此可以看出,在ISO和IEC两个国际标准化组织的共同分工和配合下,激光焊接技术的具体标准得以制定并实施。虽然激光焊接技术的标准已经在国际上两个标准化组织的共同配合下完成,但需要认识到,激光焊接技术自诞生并应用到实际生产中也不过三十年。这一标准实际上也是需要在焊接工作的过程中不断地去检验和完善的,而且由于激光焊接技术的标准是由两个标准化组织设立的,这在一定程度上决定着其标准化体系过于松散。因此,可以分析ISO和IEO两个标准化组织针对激光焊接技术所制定出的标准可以作为重要参考条件,各个国家和地区需要结合自身情况制定出更为完善也更加紧密的标准化体系。

二、 我国激光标准分析

我国目前施行的标准化体系,是根据具体激光焊接技术的应用类型而划分的,包括了通用激光标准体系和专用激光标准体系。其中,通用激光标准体系为针对所有激光设备而制定的标准,包括了通用的术语定义、激光器设备的生产和应用标准、激光器设备的操作流程,主要由我国的光学和光学仪器标准委员会(TC103)和光辐射安全标准委员会(TC284)负责制定。而专用激光标准体系,则需要根据具体激光应用的环境以及对象制定出不同的标准,目前,我国专用激光的标准由全国焊接标准化体系委员会(TC55)负责制定。将我国的激光标准化体系与国际上现行的标准化体系进行分析可以看出,我国在标准化制定的分工形式上与国际现行体系较为一致。例如,在通用标准的制定上,国际标准化组织的TC172对应我国的TC103,而对激光设备操作流程和有关工艺的标准制定上也有相对应的委员会。但两者也存在一定的不同。例如,在涉及到专用激光设备的制作和使用标准的制定时,我国的标准体系,交由具备焊接技术基础和背景的全国焊接标准化体系委员会负责制定。而在国际上,不论是ISO还是IEC,在焊接技术基础和背景方面会较专业焊接人员存在一定的短板,进而影响了其标准化体系的建设完备程度。具体分析我国激光焊接标准化体系,可以将其分为包括通用基础、安全管理、产品制作和操作方法等标准:(1)通用基础的标准体系,包含了激光术语和名词、各类型号命名规则以及各类符号的制定;(2)安全管理的标准体系,包含了各类激光设备的使用安全、激光防辐射的方法和流程以及各类安全标志的制定;(3)产品制作的标准体系,则包含了激光器、激光加工机器人的标准和参数制定;(4)操作方法的标准体系,包含了各类参数的测试方法以及各类仪器的测试标准和方法。

三、 欧美国家激光标准分析

欧洲激光领域的标准体系主要由CEN(欧洲标准化委员会)下设的TC121和TC123委员会共同完成。其中TC121委员会主要负责激光焊接以及切割操作流程的标准化制定;TC123委员会则主要负责相关设备仪器的标准制定。与国际上两个标准化组织相对比可以看出,欧洲激光领域的标准化体系完全由CEN负责制定,同时CEN也将焊接和切割技术的应用与操作流程交由一个委员会制定相应的标准。虽然CEN和ISO/IEC在委员会制定上存在一定的差异,但从具体的标准化体系上可以看出,两者较为对应、标准也较为一致。例如,CEN制定的12626:1997号标准为针对激光设备的使用和安全而制定的,对应国际上的标准则为11553:1996号标准。

美国相较于其他国家在激光技术的使用以及标准化制定上起步较早。负责美国激光焊接技术标准的主要是焊接学会(AWS)和激光学会(LIA)。同时,为了保证焊接学会和激光学会在制定标准化体系方面的完善性,其制定的标准需要交由国家标准学会审核通过后实施。这与国际上仅仅交由两个标准化组织制定激光焊接相关的标准而言,不但提高了标准制定的专业性和科学性,更保证了标准体系的完善性。

四、总结

激光焊接工艺与传统的焊接工艺相比具有显著的优势，主要体现在功率密度高、热输入小且集中两方面，应用激光焊接工艺进行金属焊接时，焊接金属可被快速熔化，焊接部位的热形变和热影响区小，同时具有较高的焊接速度，能实现具有较差焊接性能的金属或者是非金属的焊接，甚至应用这一技术还能够实现异种材料的焊接。电子束工艺同样具有较高的能量密度，但是相较于这种技术，激光焊接技术对环境的要求比较小，能够在大气压环境下进行，并不需要真空室，因此成本较低。相关实验表明，在同样质量的激光束条件下，激光焊接能够实现单面焊接和双面成形，能够达到和电子束焊接相近的效果。与电弧焊接技术相比，激光敢接接头的热影响区要小得多，可实现对热形变的有效控制，这样能有效地提高焊缝的综合冶金性能。激光技术在很多方面都获得了重要应用，在各项激光技术工艺中，激光焊接技术以其出色的性能获得了人们广泛的关注。在上世纪末期，欧美发达国家就在工业制造中大量应用了激光焊接技术，而我国在激光焊接技术的研究和应用方面都比较晚，因此还需要加强对激光焊接技术的研究。在21世纪，工业制造逐步朝着节能环保、高效等方向发展，而激光焊接工艺正好符合这一发展趋势，因此可以预见的是这一技术在工业制造中会有更加广泛的应用。

参考文献

[1]朴东光,王旭东,滕斌.国内外激光焊接及其相关领域内的标准化现状[J].焊接标准,2010.

[2]范江锋.国内焊接标准和国际焊接标准差异分析[J].中国化工装备,2016.

[3]王家淳.激光焊接技术的发展与展望[J].激光技术,2001

[4]朴东光,王旭东,王威.ISO激光焊接技术应用类标准简介[J].焊接标准,2010.