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船舶制造

激光焊接技術(shù)將帶來船用厚鋼板切邊質(zhì)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(dǎo)體激光振蕩器,控制激光束形狀使其與較大的矩形坡口形狀相適應(yīng),并結(jié)合在降低熱能、提高效率方面有實際效

  主熱源采用高輸出半導(dǎo)體激光振蕩器,控制激光束形狀使其與較大的矩形坡口形狀相適應(yīng),并結(jié)合在降低熱能、提高效率方面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面反射的激光熔化坡口壁面。焊接工藝因低熱能、低稀釋率、低變形等實現(xiàn)高品質(zhì)和高效率焊接施工,并因降低激光功率等實現(xiàn)成本的降低。此外,還有望提高應(yīng)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(yīng)進行設(shè)定,以形成適當(dāng)?shù)暮傅?。焊絲電流按照焊絲前端的溫度在達到熔點以下進行設(shè)定,避免發(fā)生熔斷。

  盡管隨著激光輸出的增加,HAZ(熱影響區(qū))寬度增寬,但激光輸出為5kW的條件下,HAZ為8mm左右,比傳統(tǒng)的電弧氣體保護焊的HAZ寬度(15-20mm)窄。由于激光輸出的變化,坡口壁面的熔融狀態(tài)發(fā)生變化,在相對低輸出的條件下,只有坡口的最表面熔化。在相對高輸出的條件下,坡口壁面充分熔化,熔合不良率也較低。另一方面,改變焊接速度對坡口壁面的熔融狀態(tài)沒有大的影響。換而言之,熔池表面處發(fā)生反射、照射在坡口壁面的激光的能量密度對坡口壁面熔融的影響較大。通過采用與坡口尺寸相應(yīng)的較大矩形激光束和熱絲法組合的焊接工藝,可實現(xiàn)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(shè)定與板厚(坡口長度)相應(yīng)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(wěn)定的熔池和低稀釋率、低熱能的焊接接頭。

  考慮到從坡口正上方激光照射有困難的施工現(xiàn)場實際情況,探討從坡口側(cè)面激光斜射的結(jié)果表明,如果照射角度為15°,則可獲得幾乎與正上方照射同等的結(jié)果。另外,采用熱絲從坡口一側(cè)送入的單焊絲法時,也和采用雙焊絲法的結(jié)果基本相同,獲得了在大型構(gòu)件的應(yīng)用,實現(xiàn)了從單側(cè)焊接施工的目的。

  與坡口形狀相應(yīng)的大矩形激光焊點與可進行填充焊絲高效獨立送入控制的熱絲法結(jié)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面熔融的影響較大,而焊接速度對其影響很?。煌ㄟ^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(wěn)定的熔池和良好的接頭;采用激光焊接工藝制成的接頭進行拉伸試驗的結(jié)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(shù)在船厚鋼板的采用,對于鋼板生產(chǎn)廠來說,將會帶來切邊質(zhì)量的大進步,大提升。這是因為激光焊接采用Ⅰ字型坡口,而鋼廠采用圓盤剪和雙邊剪切邊質(zhì)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(zhì)量的革命。

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