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  • 【资料分享】各类激光工艺在桥梁建筑上的应用。

  • 发布日期:2018/12/13      查看次数:324

  •     2018年11月27日广西柳州市官塘大桥正式建成通车,10月24日港珠澳大桥正式通车...这些桥梁凝聚了中国顶尖的桥梁建筑技术,给世人展示了中国改革开放中美好的一面。

        桥梁一词在新华字典中解释为架设在江河湖海上,使车辆行人等能顺利通行的构筑物。而在它们身上或大或小都有着激光工艺应用的影子,自激光技术问世以来就得到迅速的发展,从单一的行业应用扩散到各行各业中,成为一些行业发展中不可缺少的部分,桥梁行业中的应用正是激光工艺逐渐成熟的象征。




        桥梁一般是由五大部件和五小部件组成,五大部件主要包括(1)桥跨结构(或称桥孔结构/上部结构),(2)桥梁支座系统,(3)桥墩、桥台,(4)承台,(5)挖井或桩基。五小部件主要包括(1)桥面铺装,(2)防排水系统,(3)栏杆,(4)伸缩缝,(5)灯光照明。激光工艺在哪些部件建筑中体现了其智慧呢?




        下面,我们来看看各种激光技术,在桥梁中的应用状况:

        光纤激光切割的应用

        激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束对材料的移动,孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝,完成对材料的切割。

    现代桥梁建筑都会应用到大量的金属材料应用到建造桥梁中,以减轻桥梁本身的承重从而达到延长寿命和其安全性。所以对金属的质地、厚度等有较大的要求,光纤激光切割机可以切割碳钢、不锈钢、铝合金、铜等多种金属,且通过激光切割的材料,割缝质量好,切面垂直,无毛刺,氧化层薄,切面光滑,热变形小,曲线切割精度高。这些优点不仅能加快建筑的进程,还能保证应用到桥跨结构、桥梁支座系统等材料的质量。

        此外还有光纤激光切管机,该设备主要是切割管材的,有方形管、圆形管、异形管等,材料切割直径、厚度能满足大型桥梁的需求,比如栏杆的切割、路灯桩的切割等都能使用切管机进行切割,具备多管同时下料、柔性加工等显著优点。

        光纤激光焊接的应用

        激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。激光焊接工艺多应用于制造业、粉末冶金、汽车工业、电子工业、生物医学等行业中,它可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理,焊缝质量高,无气孔,可精确控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。

        桥梁建筑行业中有使用到大量的厚钢板和金属物料零部件,激光焊能将厚度有10mm两块钢板焊接起来,甚至更厚的钢板,而且能保障焊缝严密、无渣、平整。采用激光钎焊接头等形式对零件进行焊接,这是利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散,以及在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接,不仅可达到技术的要求还能有效的增加韧性。

        激光熔覆的应用

        激光熔覆是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法,在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。

        桥梁建筑中使用到的金属都要裸露到室外经受风吹雨打,所以如果对金属进行激光熔覆能显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,既满足了对材料表面特定性能的要求,又节约了大量的贵重元素。

        激光淬火的应用

        激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上,随着材料自身冷却,奥氏体转变为马氏体,从而使材料表面硬化的淬火技术。经过激光淬火的金属其硬度增高 、淬火层组织细密、强韧性好。激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化,一些桥梁建筑中的减振器、路面导轨、滚轮零件等就应用了经过该技术处理后的金属材料。

        激光清洗的应用

        激光清洗是由高强度的光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应,从而达到清洗的目的。

        桥梁建筑中的金属材料在使用一段时间后,有部分材料会生锈、或表明层出现脱落现象,在进行修补前都要经过“清洗”才能进行新一轮的修复。现在对环境污染大的清洁剂已经被停止使用,而染激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点,被认为是最可靠、最有效的解决办法。同时,激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。

        未来,中国的高铁技术虽属于世界领先的地位了,然而有很多偏远的山区是高铁无法到达的,因而需要建造大量的公路与桥梁,让偏僻的地方可以连接外界让那的东西可以出去,实现人人富裕。作为应用到桥梁建造中的激光技术未来可期,也会成为激光设备应用行业的增长点之一。




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