1+1>2的激光焊接头工艺—电弧复合焊特点及应用

2019-06-24 10:42:47 金晓


在今天的轨道交通,造船和其他行业中,对钢板的焊接头要求正在提高。近年来,为了促进中国造船业的发展,国家先后出台了优先发展高技术船舶和高附加值船舶等政策,加快了造船业的转型升级。世界造船业的发展趋势也是朝着大规模,多样化和高档化的方向发展。激光焊接头技术是船舶加工制造和船舶工业发展的关键技术。焊接头焊接时间约占建造船舶总时间的30%~40%。激光焊接头焊接生产效率和焊接头焊接质量直接影响船舶加工和制造的生产周期,成本和船体质量。因此,高效优质的船舶焊接头焊接技术是实现中国船舶产业转型升级的重要因素,也是提高我国船舶企业国际竞争力的重要因素。


此外,随着中国铁路列车产业的快速发展和列车的不断加速,转向架作为轨道车辆的重要组成部分,承受着更大的动力负荷,对转向架技术提出了更高的要求。必须不断开发和改进转向架构架,改进设计,材料和技术,以满足性能要求。激光焊接头的质量已成为确保转向架框架质量的重要环节之一。因此,更优化的焊接头焊接方法是必要条件。


激光焊接头ND36


一、应要求激光头电弧复合焊接头

激光头 - 电弧复合焊接头是一种新的焊接头技术。它使用激光头和电弧作为双热源,同时作用于同一熔池,形成激光头引导和稳定的电弧。电弧提高了金属对激光头发出的激光的吸收率,增强了液滴过渡的桥接能力。它充分发挥了激光焊接头和电弧焊接头的优势,弥补了各自的缺点。特别是在大厚度材料焊接中,复合焊接头焊接技术具有更大的优势。传统的焊接头焊接方法存在接头强度低,效率低,变形严重,焊接头焊接材料消耗大等缺点。另外,单激光焊接头焊接也存在一些缺点,如对焊接头组装工艺要求高,激光头功率限制焊接头能力强,桥接能力差,焊缝咬合严重等。


1、激光头 - 电弧复合焊头接作为一种新的焊接头焊接方法,具有以下三个显着特征:

1)提高能量利用率,增加焊缝的初始穿透深度和焊接头焊接速度;

2)降低工件的装配要求;

3)提高焊接头焊接质量和焊缝成型;



2、激光头- 电弧复合焊头接可以实现1 + 1> 2

激光头 - 电弧复合焊接头有多种形式,包括Laser-MAG / MIG复合焊接头,Laser-TIG复合焊接头,激光头发出的激光等离子弧复合焊接头等。目前常用的激光头源是光纤激光器和半导体激光器。例如,reeko连续光纤激光器4000W,6000W和光纤输出半导体激光器4000 W.


激光复合焊接头有两种焊接热源,即激光头和MAG电弧,当单独用作热源时可以形成有效的熔池,但熔池的特性不同:激光焊接头焊接熔池的特点是“深狭窄的“,开口面积小,深度大,不利于焊缝的形成; MAG电弧焊池具有“浅而宽”的特点,开口面积大,深度小,有利于焊缝的形成和强大的桥接能力。在Laser-MAG复合焊接头工艺中,两个热源同时作用于基体金属。两个热源之间以及两个熔池之间存在相互影响。最后,将形成新的复合熔池。复合熔池具有“大深度”的激光头激光熔池和“大面积”的电弧熔池。复合熔池深度大,焊缝成型好,桥接能力强。同时,因为在MAG电弧焊期间填充焊丝。并且可以选择焊丝的类型,因此,可以根据母材的性能缺陷选择合适的焊丝并添加到焊接工艺中,从而有目的地提高抗裂性,抗疲劳性,耐腐蚀性,耐磨性和微观层面焊缝的其他方面。此外,在整个焊接过程中,两个热源作用在基底金属上。


激光焊接头ND16


二、激光头 - 复合焊接头的应用领域非常广泛:随着激光头 - 电弧复合焊接头焊接技术的发展,其应用范围越来越广泛,特别是在国外,但在中国很少见,具有广阔的应用前景。其主要应用领域如下:


1、造船

在所有制造业中,造船业是激光头 - 电弧复合焊接头技术的最大受益者。为了保持其在高附加值造船工业中的优势,一些欧洲造船厂广泛采用激光头 - 电弧复合焊接头技术,大大提高了厚板焊接头焊接应用中的焊接头焊接质量和生产效率。通常,德国的Mayer造船厂使用激光头 - 电弧复合焊接头焊接进行船舶焊接。


2、汽车工业

德国率先将激光头 - 电弧复合焊接头焊接技术应用于汽车门,侧壁和其他零件的连接和制造。学者Graf T等人在国际汽车焊接头焊接论坛上报道称,“大众汽车和奥迪[C]”大众辉腾前门采用激光头 - 复合焊接头,共有66个焊缝,总长度为4.98米,包括48个激光头 - 电弧复合焊接头。奥迪A8车架的总复合焊接头焊接的长度达到4.5米。


新能源汽车正在蓬勃发展。新能源汽车的动力核心是动力电池。为了减轻整体车辆重量,动力电池的托盘通常由铝合金制成。托盘组装和焊接。每个托盘都有几十个焊缝。而且,焊接头焊接的强度要求高,焊接头焊接的效率要求高。传统的电弧焊和传统的激光头焊接很难满足要求,激光头 - 电弧复合焊头的焊接是一种非常合适的连接方法。


3、石化行业

通过对石油输送管道激光-MAG弧复合焊接工艺的研究,发现焊接后,与单独使用激光头作为热源相比,激光头 - 电弧复合焊接头焊接可以使穿透深度增加20%,焊接头焊接工艺更稳定,飞溅少,焊缝成型好,熔合宽度比好,无底切,无熔合等焊接头焊接缺陷。焊后,X射线探伤孔隙率控制在一定范围内,不影响焊接头焊接质量,满足工程要求。


激光焊接头ND60


Laser-MIG复合焊接头焊接用于焊接头焊接油箱。由于增加了激光头发出的激光,焊接头焊接深度得到了很大的改善,从而可以进行单面焊接,避免了双面焊接头焊接对操作造成的不便。不仅提高了焊接头焊接质量,而且在提高焊接头焊接效率和生产能力方面也取得了重大突破。目前,激光头 - 电弧复合焊头已广泛应用于德国油罐制造业。


4、航空航天领域

在航空航天领域,激光头-MIG / MAG电弧复合焊接头焊接技术也已应用于中厚板高强度钢的焊接头焊接。实现了7mm厚3CrMnSiA非预热激光头-MAG弧复合焊接头焊接,大大降低了工人的劳动强度,提高了焊接头焊接生产效率。



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