中厚板普遍應用於(yu) 造船、建築、機械製造及壓力容器等工程領域,其焊接作業(ye) 也是行業(ye) 生產(chan) 當中的重要環節之一。傳(chuan) 統的中厚板焊接工藝複雜、質量不穩定、自動化程度低,焊接效率受到很大製約,因此開發出滿足其要求的焊接工藝已成為(wei) 亟需解決(jue) 的工程難題。
激光+電弧,1+1>2的焊接效果
隨著激光器水平不斷發展,功率超過萬(wan) 瓦的超高功率高質量光纖激光已經投入市場並逐步應用於(yu) 中厚板的高效激光焊接,其激光束功率密度可達107~108W/cm2,這使得中厚板大型構件的優(you) 質、高速、大熔深、低變形、低能耗焊接有望獲得新的解決(jue) 方案。
諸多研究表明將激光和電弧兩(liang) 種熱源以特定的方式複合在一起進行焊接,既充分發揮了各自的獨特優(you) 勢,也彌補了各自的缺點,真正實現了“1+1>2”的效果。通過該焊接方法的實施可以滿足大部分合金體(ti) 係在不同應用條件下對高品質焊接質量的需求。因此,采用激光-電弧複合焊接中厚板也被認為(wei) 是目前最具競爭(zheng) 力和發展前景的焊接方法之一。
自銳科6000W激光器麵世以來,通過與(yu) 客戶的精誠合作,突破各項工藝難題,目前已有多款高功率激光器陸續在汽車製造、工程機械、軌道交通等領域進行了典型應用示範,進行中厚板激光電弧複合焊接。
12000W激光-電弧複合焊接
應用案例
國內(nei) 某著名自動化公司采用銳科12000W激光器為(wei) 國內(nei) 某重點造船廠提供激光-電弧複合焊接設備,配合洛弛焊機,順利實現板材厚度6~14mm,焊縫長度4~9m激光-電弧複合焊接,重點解決(jue) 了原有弧焊工藝無法解決(jue) 的單麵焊雙麵成形及背麵焊縫熔透的可靠性問題,且焊接變形減少了50%。
其中,6~10mm板材無需開坡口,可以直接進行拚焊;12~14mm板材開坡口焊接效果更好。各種厚度板材焊接效果如下各圖所示,目前該工藝即將應用在終端客戶現場。
6mm厚高強鋼激光-電弧複合焊單麵焊雙麵成形效果
8mm厚高強鋼激光-電弧複合焊單麵焊雙麵成形效果
10mm厚高強鋼激光-電弧複合焊單麵焊雙麵成形效果
12mm厚高強鋼激光-電弧複合焊單麵焊雙麵成形效果
與(yu) 原有弧焊工藝相比,其焊接生產(chan) 效率和經濟效益實現了較大提升。表1為(wei) MAG焊與(yu) 複合焊的效率對比,從(cong) 表中可以看出,複合焊接在焊接中厚板時具有較明顯的效率優(you) 勢。
表1 兩(liang) 種工藝方法對接接頭焊接效率對比 表2為(wei) 厚度≤12mm某高強鋼產(chan) 品實際資產(chan) 投資與(yu) 效益分析。從(cong) 表2中可以看出,因激光-電弧複合焊具有高效率焊接的特點,在產(chan) 能需求較大的情況下,可以有效減少設備投資數量,進而降低廠房投資和人力成本,且單位焊縫的能耗、煙塵排放及焊絲(si) 消耗量均有所降低,同時可以獲得更好的焊接效果及接頭質量。 表2 兩(liang) 種工藝方法對焊接投資及效益分析 選對設備 事半功倍 激光-電弧複合焊具有焊縫熔深大,焊接速度快,焊接效率高,焊接電弧穩定,熱源能量集中,焊接熱輸入低,焊接變形小,易於(yu) 實現單麵焊雙麵成形等優(you) 點。 在焊接條件相同的情況下,與(yu) 傳(chuan) 統弧焊相比,激光-電弧複合焊的電弧穩定性更強,尤其高速焊接條件下,傳(chuan) 統電弧焊的焊接電流、電壓波形已經非常不穩定,而激光-電弧複合焊的電流、電壓波形仍然非常穩定。 不僅(jin) 如此,激光-電弧複合焊接還可以克服激光焊對工件坡口裝配要求高、高反射率材料(如鋁、銅等)的能量損失大、不填充材料焊接某些高性能金屬材料時易產(chan) 生冷裂紋或熱裂紋等缺點。
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