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船舶製造

激光焊接技術將帶來船用厚鋼板切邊質量的大提升

Johnny 來源:中國冶金報2018-06-15 我要評論(0 )   

 主熱源采用高輸出半導體(ti) 激光振蕩器,控製激光束形狀使其與(yu) 較大的矩形坡口形狀相適應,並結合在降低熱能、提高效率方麵有實際效

  主熱源采用高輸出半導體激光振蕩器,控製激光束形狀使其與較大的矩形坡口形狀相適應,並結合在降低熱能、提高效率方麵有實際效果的熱絲法進行新型單焊道立焊工藝。焊接部位采用與氣體保護電弧焊同樣的銅板包圍,用適合坡口形狀的較大的矩形焊點,通過利用熱絲法形成的在熔池表麵反射的激光熔化坡口壁麵。焊接工藝因低熱能、低稀釋率、低變形等實現高品質和高效率焊接施工,並因降低激光功率等實現成本的降低。此外,還有望提高應對坡口寬度變化的施工靈活度。使用專用的焊絲加熱電源加熱填充焊絲。焊絲的送絲速度與坡口形狀、焊接速度和焊絲直徑相應進行設定,以形成適當的焊道。焊絲電流按照焊絲前端的溫度在達到熔點以下進行設定,避免發生熔斷。

  盡管隨著激光輸出的增加,HAZ(熱影響區)寬度增寬,但激光輸出為(wei) 5kW的條件下,HAZ為(wei) 8mm左右,比傳(chuan) 統的電弧氣體(ti) 保護焊的HAZ寬度(15-20mm)窄。由於(yu) 激光輸出的變化,坡口壁麵的熔融狀態發生變化,在相對低輸出的條件下,隻有坡口的最表麵熔化。在相對高輸出的條件下,坡口壁麵充分熔化,熔合不良率也較低。另一方麵,改變焊接速度對坡口壁麵的熔融狀態沒有大的影響。換而言之,熔池表麵處發生反射、照射在坡口壁麵的激光的能量密度對坡口壁麵熔融的影響較大。通過采用與(yu) 坡口尺寸相應的較大矩形激光束和熱絲(si) 法組合的焊接工藝,可實現低稀釋率且低熱能的厚鋼板縱向單焊道焊接。

  采用激光焊接工藝,設定與(yu) 板厚(坡口長度)相應的激光束長度,向著坡口寬度方向做激光束擺動,即使坡口寬度變化很大,也無需大幅提高激光輸出,同樣可形成穩定的熔池和低稀釋率、低熱能的焊接接頭。

  考慮到從(cong) 坡口正上方激光照射有困難的施工現場實際情況,探討從(cong) 坡口側(ce) 麵激光斜射的結果表明,如果照射角度為(wei) 15°,則可獲得幾乎與(yu) 正上方照射同等的結果。另外,采用熱絲(si) 從(cong) 坡口一側(ce) 送入的單焊絲(si) 法時,也和采用雙焊絲(si) 法的結果基本相同,獲得了在大型構件的應用,實現了從(cong) 單側(ce) 焊接施工的目的。

  與(yu) 坡口形狀相應的大矩形激光焊點與(yu) 可進行填充焊絲(si) 高效獨立送入控製的熱絲(si) 法結合,可進行低稀釋率、低熱能的厚鋼板立焊單焊道焊接;激光的能量密度對坡口壁麵熔融的影響較大,而焊接速度對其影響很小;通過將激光束向坡口寬度方向擺動,即使是坡口寬度大幅變化的情況下,也不必大幅提高激光輸出,即可形成穩定的熔池和良好的接頭;采用激光焊接工藝製成的接頭進行拉伸試驗的結果表明,可獲得在母材部位斷開的足夠的接頭強度。

  激光焊接技術在船厚鋼板的采用,對於(yu) 鋼板生產(chan) 廠來說,將會(hui) 帶來切邊質量的大進步,大提升。這是因為(wei) 激光焊接采用Ⅰ字型坡口,而鋼廠采用圓盤剪和雙邊剪切邊質量達不到坡口要求,造船廠需要另外打坡口,降低了效率,將帶來船用鋼板切邊質量的革命。

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