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舰船激光电弧混合焊接技术

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-01 0:11:09 * 浏览: 1
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。