船用钢激光电弧混合焊接技术

焊接生产效率和焊接质量直接影响船舶加工制造的生产周期，成本和船体质量，因此焊接技术已成为船舶加工制造和造船业发展的关键技术。与传统的焊接方法相比，激光焊接具有效率高，清洁度高，热影响区窄，接头变形小等优点。这是因为激光束具有非常高的能量密度，106至108W / cm 2的功率密度，大的纵横比以及对难于焊接的材料（例如高熔点金属）的良好焊接效果。同时，激光焊接速度快，热量输入少。因此，热影响区小，材料变形和残余应力小。但是，激光焊接的应用也有一定的局限性，主要在焊接成本高和能量转换效率低的方面。这种情况促进了激光电弧混合焊接技术的发展。激光电弧混合焊接结合了激光和电弧两种独立热源的优点：激光热源具有高能量密度，而电弧等离子体具有高的热电转换效率和较低的设备运行成本，在很大程度上，避免了两者的缺点，例如由于激光材料的高反射率，电弧热源的能量密度较低以及高速下的较差的放电稳定性而导致的激光能量损失。两者的有机结合已形成了突出的优势：高能量密度，高能量利用率，高电弧稳定性等，使其成为具有广阔应用前景的新型焊接技术。激光电弧混合焊接的基本原理是，在焊接过程中，激光束和电弧同时作用在金属表面的同一表面上。由于激光作用，光致等离子体云将降低激光能量利用率。施加电弧后，电弧等离子体将产生激光等离子体稀释，从而提高了激光能量传输效率，同时，电弧提高了基材的温度，基材对激光的吸收速率为也有所改善。同时，激光熔化的金属为电弧提供自由电子，从而减小了电弧通道的电阻，从而提高了电弧的能量利用率，从而提高了整体能量利用率。激光束还对电弧产生聚焦引导作用，这使电弧在焊接过程中更加稳定。大量测试结果表明，在相同的焊接规范下，与传统的单热源焊接相比，激光电弧混合焊接可以显着增加熔深。由于可以在较小的激光功率下获得相同的效果，因此在一定程度上降低了效果。成本。激光电弧混合焊接还可以减少焊接缺陷（如气孔，裂纹和咬边）的发生，提高熔融金属和固体贱金属的润湿性，消除焊缝的咬边，并减少焊接的加工和组装劳动。提高生产效率。特别值得注意的是，焊接变形是造船业需要解决的主要问题之一。在船体制造过程中，焊接工时和焊接成本占船体制造总工时和总成本的很大一部分，并且由于焊接变形而导致的成本增加占相当大的比例。激光电弧混合焊接变形量非常小，大大减少了焊接后的修整工作量，进一步降低了造船成本，节省了时间，提高了效率。目前，欧美，日本的一些造船厂都采用了激光电弧混合焊接技术。例如，德国的迈耶（Meyer）船厂都采用了激光电弧混合焊接方法进行船舶焊接。研究证实，厚度为l，15 mm，长度为le，20 m的钢板焊接速度可以达到每分钟3米。