1、背景介紹

中厚板普遍應(yīng)用于造船、建筑、機(jī)械制造及壓力容器等工程領(lǐng)域，其焊接作業(yè)也是行業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的中厚板焊接工藝復(fù)雜、質(zhì)量不穩(wěn)定、自動(dòng)化程度低，焊接效率受到很大制約，因此開(kāi)發(fā)出滿足其要求的焊接工藝已成為亟需解決的工程難題。

隨著激光器水平不斷發(fā)展,功率超過(guò)10k的超高功率高質(zhì)量光纖激光已經(jīng)投入市場(chǎng)并逐步應(yīng)用于中厚板的高效激光焊接,其激光束功率密度可達(dá)10⁷~10⁸W/cm²,這使得中厚板大型構(gòu)件的優(yōu)質(zhì)、高速、大熔深、低變形、低能耗焊接有望獲得新的解決方案。諸多研究表明將激光和電弧兩種熱源以特定的方式復(fù)合在一起進(jìn)行焊接，既充分發(fā)揮了各自的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了“1+1>2”的效果。通過(guò)該焊接方法的實(shí)施可以滿足大部分合金體系在不同應(yīng)用條件下對(duì)高品質(zhì)焊接質(zhì)量的需求。因此，采用激光-電弧復(fù)合焊接中厚板也被認(rèn)為是目前最具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景的焊接方法之一。

自銳科公司6kW激光器面世以來(lái)，通過(guò)與客戶的精誠(chéng)合作，突破各項(xiàng)工藝難題，目前已有多款高功率激光器陸續(xù)在汽車(chē)制造、工程機(jī)械、軌道交通等領(lǐng)域進(jìn)行了典型應(yīng)用示范，進(jìn)行中厚板激光電弧復(fù)合焊接。

2、應(yīng)用案例

國(guó)內(nèi)某著名自動(dòng)化公司采用銳科12kW激光器為國(guó)內(nèi)某重點(diǎn)造船廠提供激光-電弧復(fù)合焊接設(shè)備，配合洛弛焊機(jī)，順利實(shí)現(xiàn)板材厚度6～14mm，焊縫長(zhǎng)度4～9m激光-電弧復(fù)合焊接，重點(diǎn)解決了原有弧焊工藝無(wú)法解決的單面焊雙面成形及背面焊縫熔透的可靠性問(wèn)題，且焊接變形減少了50%。其中，6～10mm板材無(wú)需開(kāi)坡口，可以直接進(jìn)行拼焊；12～14mm板材開(kāi)坡口焊接效果更好。各種厚度板材焊接效果如下各圖所示，目前該工藝即將應(yīng)用在終端客戶現(xiàn)場(chǎng)。

與原有弧焊工藝相比，其焊接生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)了較大提升。表1為MAG焊與復(fù)合焊的效率對(duì)比，從表中可以看出，復(fù)合焊接在焊接中厚板時(shí)具有較明顯的效率優(yōu)勢(shì)。表2為厚度≤12mm某高強(qiáng)鋼產(chǎn)品實(shí)際資產(chǎn)投資與效益分析。從表2中可以看出，因激光-電弧復(fù)合焊具有高效率焊接的特點(diǎn)，在產(chǎn)能需求較大的情況下，可以有效減少設(shè)備投資數(shù)量，進(jìn)而降低廠房投資和人力成本，且單位焊縫的能耗、煙塵排放及焊絲消耗量均有所降低，同時(shí)可以獲得更好的焊接效果及接頭質(zhì)量。

表1 兩種工藝方法對(duì)接接頭焊接效率對(duì)比

表2 兩種工藝方法對(duì)焊接投資及效益分析

3、設(shè)備推薦

激光-電弧復(fù)合焊具有焊縫熔深大，焊接速度快，焊接效率高，焊接電弧穩(wěn)定，熱源能量集中，焊接熱輸入低，焊接變形小，易于實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形等優(yōu)點(diǎn)。在焊接條件相同的情況下，與傳統(tǒng)弧焊相比，激光－電弧復(fù)合焊的電弧穩(wěn)定性更強(qiáng)，尤其高速焊接條件下，傳統(tǒng)電弧焊的焊接電流、電壓波形已經(jīng)非常不穩(wěn)定，而激光-電弧復(fù)合焊的電流、電壓波形仍然非常穩(wěn)定。不僅如此，激光-電弧復(fù)合焊接還可以客服激光焊對(duì)工件坡口裝配要求高、高反射率材料(如鋁、銅等)的能量損失大、不填充材料焊接某些高性能金屬材料時(shí)易產(chǎn)生冷裂紋或熱裂紋等缺點(diǎn)。

根據(jù)焊接板材厚度及生產(chǎn)效率要求，激光-電弧復(fù)合焊接選用的激光器功率在6~12kW不等。焊接6mm及6mm板厚材料以下，可以選用銳科RFL-6000激光器，6mm-12mm厚之間的板材，優(yōu)先選用銳科RFL-12000激光器，板材厚度超過(guò)12mm時(shí)，可以選用銳科RFL-15000激光器。如果您有中厚板焊接需求，以銳科高功率銳科激再配上一臺(tái)弧焊電源，將有助您生產(chǎn)效率較大幅度提升。銳科高功率光器優(yōu)異、穩(wěn)定的焊接性能是焊接質(zhì)量最強(qiáng)的保證。