隨著製造業(ye) 的快速發展，尤其是工程機械、船舶、軌道交通、汽車零部件、管道、容器、鋼構及其它重工行業(ye) 對高質量、高效率焊接技術的需求日益增加，激光-電弧複合焊作為(wei) 一種新型、高效、優(you) 質的焊接工藝，其市場需求將持續增長。 同時，在全球環保意識日益增強的背景下，激光-電弧複合焊技術以其環保、節能的特點，成為(wei) 推動可持續發展的重要力量。相比傳(chuan) 統的焊接方法，激光電弧複合焊技術能夠減少廢氣等汙染的排放，降低能源消耗和環境汙染，符合現代工業(ye) 對綠色生產(chan) 的要求。 ▲圖1.1焊接方法特點對比 激光-電弧複合焊具有高效、優(you) 質、節能、低成本的焊接特點，單道熔透厚度可達20mm以上，相比純電弧約0.6m/min的焊接速度，複合焊速度可達2m/min，對於(yu) 20mm厚板，複合焊可不開坡口直接焊接，綜合效率可提高10倍以上，各焊接方法特點對比如圖1.1所示。 2、激光-電弧複合焊設備組成及原理 ▲圖2.1激光-電弧複合焊設備組成 激光-電弧複合焊設備組成如圖2.1所示，主要包括激光器、弧焊電源、送絲(si) 機、複合焊接頭、機器人及控製係統等。 激光-電弧複合焊原理如圖2.2所示，激光熱源與(yu) 電弧熱源疊加共同作用於(yu) 母材，激光可獲得深度，電弧可獲得飽滿度。為(wei) 達到最佳的激光電弧耦合效果，需對多參數進行設置匹配。圖中，D1為(wei) 光束離焦量，D2光絲(si) 間距（焊絲(si) 與(yu) 激光光斑中心的距離），D3為(wei) 焊絲(si) 幹伸長度，A為(wei) 弧焊槍焊接角度，其它參數還包括激光相關(guan) 參數，如激光器功率、光纖芯徑、激光頭配置等，電弧相關(guan) 參數，如焊絲(si) 直徑、電流、電壓、保護氣及流量等，在實際焊接過程中還需針對工件形狀進行複合焊槍姿態調整。 ▲圖2.2激光-電弧複合焊原理圖 3、大族光子大功率複合焊激光器 ▲3.1 大族光子新一代萬(wan) 瓦激光器產(chan) 品 大族光子針對複合焊開發了第一代萬(wan) 瓦係列激光器，功率覆蓋12kW~60kW，具有功率響應時間快、穩定性高的特點，滿功率響應時間小於(yu) 50μs，11小時烤機功率波動<1%。 ▲圖3.2 20kW激光器功率穩定性測試 大族光子新一代萬(wan) 瓦激光器產(chan) 品采用976nm泵浦技術，電光效率最高達45%，產(chan) 品光模塊的集成度高，支持總線控製功能，可以同時兼顧薄板的高速切割與(yu) 中厚板的亮麵切割，大大提高穿孔、切割、焊接等工藝質量，主要應用於(yu) 新能源、船舶製造、航空航天、工程機械等行業(ye) 的切割、焊接、熔覆、表麵處理等領域。 ▲圖3.3 激光器參數表 4、複合焊測試 焊接試板材料選擇常用的碳鋼，牌號為(wei) Q235B，焊絲(si) 選用牌號為(wei) ER50-6，激光器為(wei) 大族光子20kW連續光纖激光器。 12~20mm碳鋼單麵角焊、25mm碳鋼雙麵角焊成形如圖4.1~4.6所示，在較優(you) 激光入射角度下，單麵角焊可實現20mm厚板單麵焊雙麵成形，焊縫成形良好，未見氣孔、未熔合等缺陷。 ▲圖4.1 12mm試板角焊正反麵成形效果 ▲圖4.2 16mm試板角焊正反麵成形效果 ▲圖4.3 20mm試板角焊正反麵成形效果 ▲圖4.4 25mm試板雙麵角焊成形效果 ▲圖4.5 20mm試板角焊焊縫截麵 ▲圖4.6 25mm試板雙麵角焊焊縫截麵 8~20mm碳鋼拚焊單麵焊、25mm碳鋼拚焊雙麵焊成形如圖4.7~4.11所示，焊縫成形良好，未見氣孔、未熔合等缺陷。 ▲圖4.7 8mm試板拚焊成形效果 ▲圖4.8 12mm試板拚焊成形效果 ▲圖4.9 16mm試板拚焊成形效果 ▲圖4.10 20mm試板拚焊成形效果 ▲圖4.11 25mm試板拚焊雙麵焊成形效果 選取12mm拚焊試板進行拉力測試，焊縫拉伸測試結果如圖4.12所示，斷裂位置為(wei) 母材，焊縫抗拉強度良好。 ▲圖4.12 12mm試板拚焊拉伸測試結果 進行1.5m長縫焊接測試，焊接樣件如圖4.13所示，樣件正反麵成形均勻，焊接穩定性良好。 ▲圖4.13 1.5m長試板焊接樣件 5、總結 （1）采用20kW激光器進行中厚板碳鋼複合焊，角焊可實現20mm厚板單麵熔透焊接，拚焊可實現20mm厚板單麵熔透焊接，雙麵焊接厚度不小於(yu) 25mm。 （2）激光-電弧複合焊效率高、焊接質量好、焊接強度高。 （3）經1.5m長縫焊接測試驗證，大族光子激光器焊接穩定性良好。
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