2018年11月27日廣西柳州市官塘大橋正式建成通車,10月24日港珠澳大橋正式通車...這些橋梁凝聚了中國頂尖的橋梁建築技術,給世人展示了中國改革開放中美好的一麵。橋梁一詞新華字典中解釋為(wei) 架設在江河湖海上,使車輛行人等能順利通行的構築物。而在它們(men) 身上或大或小都有著激光工藝應用的影子,自激光技術問世以來就得到迅速的發展,從(cong) 單一的行業(ye) 應用擴散到各行各業(ye) 中,成為(wei) 一些行業(ye) 發展中不可缺少的部分,橋梁行業(ye) 中的應用正是激光工藝逐漸成熟的象征。

橋梁一般是由五大部件和五小部件組成,五大部件主要包括(1)橋跨結構(或稱橋孔結構/上部結構),(2)橋梁支座係統,(3)橋墩、橋台,(4)承台,(5)挖井或樁基。五小部件主要包括(1)橋麵鋪裝,(2)防排水係統,(3)欄杆,(4)伸縮縫,(5)燈光照明。激光工藝在哪些部件建築中體(ti) 現了其智慧呢?

光纖激光切割在橋梁建築中的應用
激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發形成孔洞,隨著光束對材料的移動,孔洞連續形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫,完成對材料的切割。
現代橋梁建築都會(hui) 應用到大量的金屬材料應用到建造橋梁中,以減輕橋梁本身的承重從(cong) 而達到延長壽命和其安全性。所以對金屬的質地、厚度等有較大的要求,光纖激光切割機可以切割碳鋼、不鏽鋼、鋁合金、銅等多種金屬,且通過激光切割的材料,割縫質量好,切麵垂直,無毛刺,氧化層薄,切麵光滑,熱變形小,曲線切割精度高。這些優(you) 點不僅(jin) 能加快建築的進程,還能保證應用到橋跨結構、橋梁支座係統等材料的質量。
此外還有光纖激光切管機,該設備主要是切割管材的,有方形管、圓形管、異形管等,材料切割直徑、厚度能滿足大型橋梁的需求,比如欄杆的切割、路燈樁的切割等都能使用切管機進行切割,具備多管同時下料、柔性加工等顯著優(you) 點。
光纖激光焊接在橋梁建築中的應用
激光焊接是利用高能量的激光脈衝(chong) 對材料進行微小區域內(nei) 的局部加熱,激光輻射的能量通過熱傳(chuan) 導向材料的內(nei) 部擴散,將材料熔化後形成特定熔池以達到焊接的目的。激光焊接工藝多應用於(yu) 製造業(ye) 、粉末冶金、汽車工業(ye) 、電子工業(ye) 、生物醫學等行業(ye) 中,它可實現點焊、對接焊、疊焊、密封焊等,深寬比高,焊縫寬度小,熱影響區小、變形小,焊接速度快,焊縫平整、美觀,焊後無需處理或隻需簡單處理,焊縫質量高,無氣孔,可精確控製,聚焦光點小,定位精度高,易實現自動化。
橋梁建築行業(ye) 中有使用到大量的厚鋼板和金屬物料零部件,激光焊能將厚度有10mm兩(liang) 塊鋼板焊接起來,甚至更厚的鋼板,而且能保障焊縫嚴(yan) 密、無渣、平整。采用激光釺焊接頭等形式對零件進行焊接,這是利用液態釺料在母材表麵潤濕、鋪展與(yu) 母材相互溶解和擴散,以及在母材間隙中潤濕、毛細流動、填縫與(yu) 母材相互溶解和擴散而實現零件間的連接,不僅(jin) 可達到技術的要求還能有效的增加韌性。
激光熔覆在橋梁建築中的應用
激光熔覆是一種新的表麵改性技術。它通過在基材表麵添加熔覆材料,並利用高能密度的激光束使之與(yu) 基材表麵薄層一起熔凝的方法,在基層表麵形成與(yu) 其為(wei) 冶金結合的添料熔覆層。
橋梁建築中使用到的金屬都要裸露到室外經受風吹雨打,所以如果對金屬進行激光熔覆能顯著改善基層表麵的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法,從(cong) 而達到表麵改性或修複的目的,既滿足了對材料表麵特定性能的要求,又節約了大量的貴重元素。
激光淬火在橋梁建築中的應用
激光淬火是利用激光將材料表麵加熱到相變點以上,隨著材料自身冷卻,奧氏體(ti) 轉變為(wei) 馬氏體(ti) ,從(cong) 而使材料表麵硬化的淬火技術。經過激光淬火的金屬其硬度增高 、淬火層組織細密、強韌性好。激光淬火技術可對各種導軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nei) 壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進行表麵強化,一些橋梁建築中的減振器、路麵導軌、滾輪零件等就應用了經過該技術處理後的金屬材料。
激光清洗在橋梁建築中的應用
激光清洗是由高強度的光束、短脈衝(chong) 激光及汙染層之間的相互作用所導致的光物理反應,從(cong) 而達到清洗的目的。
橋梁建築中的金屬材料在使用一段時間後,有部分材料會(hui) 生鏽、或表明層出現脫落現象,在進行修補前都要經過“清洗”才能進行新一輪的修複。現在對環境汙染大的清潔劑已經被停止使用,而染激光清洗具有無研磨、非接觸、無熱效應和適用於(yu) 各種材質的物體(ti) 等清洗特點,被認為(wei) 是最可靠、最有效的解決(jue) 辦法。同時,激光清洗可以解決(jue) 采用傳(chuan) 統清洗方式無法解決(jue) 的問題。
未來
中國的高鐵技術雖屬於(yu) 世界領先的地位了,然而有很多偏遠的山區是高鐵無法到達的,因而需要建造大量的公路與(yu) 橋梁,讓偏僻的地方可以連接外界讓那的東(dong) 西可以出去,實現人人富裕。作為(wei) 應用到橋梁建造中的激光技術未來可期,也會(hui) 成為(wei) 激光設備應用行業(ye) 的增長點之一。
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