激光電弧復(fù)合焊接的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用場(chǎng)景

激光電弧復(fù)合焊接是結(jié)合了激光焊和電弧焊兩種工藝方式的新型焊接方法，兩種熱源同時(shí)作用于板材，激光可以提高電弧的穩(wěn)定性，電弧可以吸引光致等離子體促進(jìn)材料對(duì)激光的吸收，集結(jié)了激光焊接與電弧焊接的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于厚板的焊接，能發(fā)揮出1+1＞2的效果。與單電弧和單激光焊接對(duì)比，激光電弧復(fù)合焊接優(yōu)勢(shì)明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

• 焊接效率更高：傳統(tǒng)弧焊的速度多被限制于0.6m/min左右，且單層熔深一般在3mm；激光電弧復(fù)合焊接速度可達(dá)1.8m/min，目前實(shí)驗(yàn)室條件可以做到20mm板材單面焊雙面成型，板材越厚，效率優(yōu)勢(shì)越明顯。
• 焊接質(zhì)量更好：相對(duì)于電弧焊，復(fù)合焊熱影響區(qū)更小，可減少材料的變形，也相對(duì)更為智能化，焊接質(zhì)量可控；相比于單激光焊接，復(fù)合焊橋接能力更好，對(duì)間隙容忍度較高。
• 運(yùn)營(yíng)成本更低：激光電弧復(fù)合焊接具有更高的熔深，可減少焊材消耗；相對(duì)弧焊，前期設(shè)備投入相對(duì)較高，但后期人力成本、運(yùn)營(yíng)成本可大幅下降。
• 材料適應(yīng)性更強(qiáng)：復(fù)合焊可焊接多種材料，均能獲得相對(duì)良好的焊縫接頭。

也因激光電弧復(fù)合焊具備的這些優(yōu)勢(shì)，它可適用于多行業(yè)焊接應(yīng)用場(chǎng)景：（1）船舶制造：甲板，艙壁等大型結(jié)構(gòu)件焊接；（2）工程機(jī)械及橋梁：鋼構(gòu)、箱梁等結(jié)構(gòu)件的焊接，主要多為T(mén)接，角接，以及U肋結(jié)構(gòu)；（3）汽車行業(yè)：車身、底板等焊接，材料多為鋁合金；（4）軌道交通：車身，轉(zhuǎn)向架等焊接；（5）油氣管道：管道、儲(chǔ)罐等焊接。

技術(shù)領(lǐng)先，銳科20kW激光器高效達(dá)成20mm厚碳鋼單面焊雙面成型！

圖1  RFL-C20000

本文案例采用銳科高功率RFL-C20000連續(xù)激光器進(jìn)行復(fù)合焊接，它具備光電轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量高、可靠性好、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)等特點(diǎn)，良好的性能為焊接的穩(wěn)定性提供了有力保證，其主要性能參數(shù)見(jiàn)表1。

激光電弧復(fù)合焊接工藝技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，工藝參數(shù)眾多。一般而言，采用復(fù)合焊接的方式焊接板材，焊接的板材越厚，對(duì)激光器、弧焊以及整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等要求越高。目前業(yè)內(nèi)一般較容易實(shí)現(xiàn)12mm及以下厚度對(duì)接焊的單面焊雙面成型，而銳科激光不斷迭代高性能、高功率激光器，同時(shí)結(jié)合自身成熟的工藝經(jīng)驗(yàn)，已能高效完成20mm厚度的碳鋼單面焊雙面成型。

本案例采用的復(fù)合焊接系統(tǒng)配置的激光器為銳科高功率RFL-C20000激光器，實(shí)驗(yàn)材料為碳鋼，牌號(hào)為Q235，厚度20mm，板材長(zhǎng)度為200mm，焊接方式為對(duì)接，要求為單面焊雙面成型。

正面（上）背面（下）

金相

焊接激光功率為19000W，焊接速度可達(dá)1.8m/min，僅7s內(nèi)即可完成200mm長(zhǎng)、20mm厚度的碳鋼板材的高速?gòu)?fù)合焊接，由上圖可看出，焊接焊縫效果美觀，一致性好，充分發(fā)揮了激光器高深寬比、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，可高效達(dá)成客戶要求。

結(jié)語(yǔ)

本文案例主要描述了武漢銳科高功率連續(xù)激光器在激光電弧復(fù)合焊接方面的探索性的研究和應(yīng)用，期望能夠?yàn)樾袠I(yè)應(yīng)用的發(fā)展提供參考。未來(lái)，銳科激光將緊跟各行業(yè)發(fā)展需求，并積極聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)的企業(yè)，更為深入地探索在激光電弧復(fù)合焊接方面的工藝應(yīng)用，助力相關(guān)行業(yè)和應(yīng)用高質(zhì)量發(fā)展。