供稿:銘鐳激光工藝部 梁思威
摘要
隨著製造業(ye) 對於(yu) 高效、便捷、自動化的迫切需求,激光這一概念也就映入眼中,並被迅速應用於(yu) 各個(ge) 領域中。而激光焊接就是其中一大類。
本文詳細地概述激光焊接中有關(guan) 激光複合焊的基本原理、優(you) 勢、應用行業(ye) 及其發展前景,充分說明激光複合焊在焊接厚板上的優(you) 越性。
關(guan) 鍵詞:激光複合焊;發展;優(you) 越性
緒論
激光複合焊是結合激光束和電弧進行焊接的一種激光焊接方式,雜交效果顯示出其焊接速度,熔深和工藝穩定性的顯著提高。自80年代末以來,依靠高功率激光器的不斷發展進而推動了激光複合焊技術的發展,使得材料厚度、材料反射率、間隙橋接能力等問題不再是阻礙。已成功應用於(yu) 中厚材料零件的焊接中。
1.激光複合焊接技術
1.1激光複合焊接特點
在激光複合焊接過程中,激光束和電弧在一個(ge) 共同的熔池中相互作用[1](如圖1),它們(men) 的協同作用產(chan) 生了深而窄的焊縫,從(cong) 而提高了生產(chan) 率。
圖1. 激光電弧複合焊工藝方案
1.2激光複合焊接基本原理
激光焊接因熱影響區非常窄,其激光束可以聚焦在很小的區域上,產(chan) 生狹窄而深的焊縫而著稱,能夠實現更高的焊接速度,從(cong) 而減少了熱量輸入並降低了焊接零件的熱變形幾率。然而,激光焊接的縫隙橋接能力差,因此在工件裝配和邊緣準備中要求很高的進動[1]。激光焊接對於(yu) 鋁,銅,金等高反射率材料焊接也非常困難。與(yu) 此相反,電弧焊工藝具有出色的間隙橋接能力,高電效率,並且可以有效地焊接具有高反射率的材料。但是,電弧焊過程中的低能量密度會(hui) 使該過程變慢,從(cong) 而在焊接區域產(chan) 生大量的熱量輸入,並導致焊接零件的熱變形。因此使用高功率激光束進行深熔焊的同時使用具有高能量效率的電弧協同作用於(yu) 焊接[2](如圖2),混合效應彌補了工藝的缺陷,並補充了其優(you) 勢。
圖2.分別是激光焊接,電弧焊和激光電弧複合焊期間焊縫的形成模式
1.3激光複合焊接工藝優(you) 勢
激光焊接的缺點是縫隙橋接能力差,對工件裝配要求較高;電弧焊接的缺點是在焊接厚板時,低能量密度,熔深淺,在焊接區域產(chan) 生大量的熱量輸入,會(hui) 導致焊接零件的熱變形。而二者的結合能相互影響和支持彌補了彼此焊接工藝的缺陷(如圖3),充分發揮激光深熔和弧焊蓋麵優(you) 勢,達到熱輸入量小,焊縫變形量小,焊接速度快且焊接強度高的優(you) 點[3]。
圖3.激光複合焊接過程圖
1.4激光複合焊接對比
2.激光複合焊案例
2.1銘鐳激光複合焊結構
2.2案例1
客戶公司:某循環水行業(ye) 公司
產(chan) 品介紹:複合型蒸發式冷卻(凝)裝備。
焊接要求:管材對接,16mm外角焊,特殊材質板材拚焊。
成品效果
宏觀金相
2.3案例2
產(chan) 品介紹:船體(ti) 夾板U肋鋼。
焊接要求:8,10,16mm外角焊縫需要全熔透,單麵焊接,背麵成型。
3.激光複合焊行業(ye) 應用及發展
3.1應用行業(ye)
隨著高功率激光器技術的逐漸成熟,激光複合焊於(yu) 各個(ge) 領域中得到普遍應用,有著較高的焊接效率、較高的間隙容忍度和較深焊接熔深等優(you) 點,是中厚板焊接的優(you) 選焊接方法,同樣也是能夠在大型裝備製造領域替代傳(chuan) 統焊接的焊接方式。適用於(yu) 工程機械,橋梁,容器,管道,船舶,鋼構,重工等工業(ye) 領域[4](如圖4)。
圖4.各工業(ye) 領域
3.2發展趨勢
根據新思界產(chan) 業(ye) 研究中心發布的《2022-2026年fun88官网平台電弧複合焊行業(ye) 市場行情監測及未來發展前景研究報告》顯示,我國是激光設備生產(chan) 大國,2021年,我國激光設備行業(ye) 產(chan) 量在20萬(wan) 台以上,其中激光焊接設備約占激光設備市場的27.3%,是市場主流設備之一。而激光複合焊是激光焊接的新型設備之一,隨著各個(ge) 行業(ye) 對中厚度板材焊接需求不斷釋放,激光複合焊的需求市場不斷擴大,但就目前而言大功率激光複合焊還是依賴於(yu) 進口的較大,被德國、意大利、英國、美國等國家企業(ye) 所壟斷,大功率激光複合焊國產(chan) 替代空間廣闊。
為(wei) 打破這一僵麵,我國企業(ye) 在技術、人才、應用等方麵不斷創新,推動替代進口大功率激光複合焊的步伐,大功率激光複合焊國產(chan) 替代的發展趨勢越發明顯。
4.總結
本文主要講述了激光複合焊的基本原理、工藝優(you) 勢、焊接對比、應用行業(ye) 及發展趨勢,並提供了激光複合焊相關(guan) 焊接案例。進一步論述了激光複合焊的發展意義(yi) 。
參考文獻
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