舰船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船舶工业发展的关键技术。与传统的焊接方法相比，激光焊接具有效率高，清洁度高，热影响区窄和接头变形小等优点。这是因为：激光束具有非常高的能量密度，106至108 W / cm2的功率密度，大的长宽比，并且在高熔点金属等难于焊接的材料上具有良好的焊接效果。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。然而，激光焊接应用也具有一定的局限性，主要是在更高的焊接成本和较低的能量转换效率方面。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两种独立热源的优势：激光和电弧。激光热源具有较高的能量密度，而电弧等离子体具有较高的热电转换效率，较低的设备运行成本，在很大程度上避免了两者的弊端，例如由于激光造成的能量损失。金属对激光的反射率高，电弧热源的能量密度低以及高速下的放电稳定性差。两者的有机结合形成了其突出的优点：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于金属表面上的同一位置。激光产生的光致等离子体云将降低激光能量利用率。添加电弧后，电弧等离子体将引起激光诱导的等离子体稀释，提高了激光能量传输的效率，同时，电弧使基体材料的温度升高，并且基体材料的吸收率达到激光也得到了改善。同时，激光熔化金属为电弧提供自由电子，这降低了电弧通道的电阻，从而也提高了电弧的能量利用率，从而提高了整体能量利用率。激光束还可以聚焦电弧，使电弧在焊接过程中更稳定。大量测试结果表明，在相同的焊接规格下，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。由于可以在较低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诸如气孔，裂纹和咬边之类的焊接缺陷的发生，提高熔融金属和固体贱金属的润湿性，消除焊接中的咬边，并减少焊接和加工劳动量。提高生产效率。特别值得指出的是，焊接变形是造船业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总工时和总成本的很大一部分，并且由焊接变形引起的成本增加占相当大的比例。激光电弧混合焊接变形很小，大大减少了焊接后的维修工作量，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）造船厂都采用激光电弧混合焊接进行船舶焊接。研究证实，厚度为15毫米，长度为20米的钢板的焊接速度可以达到每分钟3米。