供稿：銘鐳激光工藝部 梁思威
摘要
隨著制造業(yè)對于高效、便捷、自動化的迫切需求，激光這一概念也就映入眼中，并被迅速應(yīng)用于各個領(lǐng)域中。而激光焊接就是其中一大類。
本文詳細(xì)地概述激光焊接中有關(guān)激光復(fù)合焊的基本原理、優(yōu)勢、應(yīng)用行業(yè)及其發(fā)展前景，充分說明激光復(fù)合焊在焊接厚板上的優(yōu)越性。
關(guān)鍵詞：激光復(fù)合焊；發(fā)展；優(yōu)越性
緒論
激光復(fù)合焊是結(jié)合激光束和電弧進(jìn)行焊接的一種激光焊接方式，雜交效果顯示出其焊接速度，熔深和工藝穩(wěn)定性的顯著提高。自80年代末以來，依靠高功率激光器的不斷發(fā)展進(jìn)而推動了激光復(fù)合焊技術(shù)的發(fā)展，使得材料厚度、材料反射率、間隙橋接能力等問題不再是阻礙。已成功應(yīng)用于中厚材料零件的焊接中。
1.激光復(fù)合焊接技術(shù)
1.1激光復(fù)合焊接特點(diǎn)
在激光復(fù)合焊接過程中，激光束和電弧在一個共同的熔池中相互作用[1]（如圖1），它們的協(xié)同作用產(chǎn)生了深而窄的焊縫，從而提高了生產(chǎn)率。
圖1. 激光電弧復(fù)合焊工藝方案
1.2激光復(fù)合焊接基本原理
激光焊接因熱影響區(qū)非常窄，其激光束可以聚焦在很小的區(qū)域上，產(chǎn)生狹窄而深的焊縫而著稱，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的焊接速度，從而減少了熱量輸入并降低了焊接零件的熱變形幾率。然而，激光焊接的縫隙橋接能力差，因此在工件裝配和邊緣準(zhǔn)備中要求很高的進(jìn)動[1]。激光焊接對于鋁，銅，金等高反射率材料焊接也非常困難。與此相反，電弧焊工藝具有出色的間隙橋接能力，高電效率，并且可以有效地焊接具有高反射率的材料。但是，電弧焊過程中的低能量密度會使該過程變慢，從而在焊接區(qū)域產(chǎn)生大量的熱量輸入，并導(dǎo)致焊接零件的熱變形。因此使用高功率激光束進(jìn)行深熔焊的同時使用具有高能量效率的電弧協(xié)同作用于焊接[2]（如圖2），混合效應(yīng)彌補(bǔ)了工藝的缺陷，并補(bǔ)充了其優(yōu)勢。
圖2.分別是激光焊接，電弧焊和激光電弧復(fù)合焊期間焊縫的形成模式
1.3激光復(fù)合焊接工藝優(yōu)勢
激光焊接的缺點(diǎn)是縫隙橋接能力差，對工件裝配要求較高；電弧焊接的缺點(diǎn)是在焊接厚板時，低能量密度，熔深淺，在焊接區(qū)域產(chǎn)生大量的熱量輸入，會導(dǎo)致焊接零件的熱變形。而二者的結(jié)合能相互影響和支持彌補(bǔ)了彼此焊接工藝的缺陷（如圖3），充分發(fā)揮激光深熔和弧焊蓋面優(yōu)勢，達(dá)到熱輸入量小，焊縫變形量小，焊接速度快且焊接強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)[3]。
圖3.激光復(fù)合焊接過程圖
1.4激光復(fù)合焊接對比
2.激光復(fù)合焊案例
2.1銘鐳激光復(fù)合焊結(jié)構(gòu)
2.2案例1
客戶公司：某循環(huán)水行業(yè)公司
產(chǎn)品介紹：復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻（凝）裝備。
焊接要求：管材對接，16mm外角焊，特殊材質(zhì)板材拼焊。
成品效果
宏觀金相
2.3案例2
產(chǎn)品介紹：船體夾板U肋鋼。
焊接要求：8,10,16mm外角焊縫需要全熔透，單面焊接，背面成型。
3.激光復(fù)合焊行業(yè)應(yīng)用及發(fā)展
3.1應(yīng)用行業(yè)
隨著高功率激光器技術(shù)的逐漸成熟，激光復(fù)合焊于各個領(lǐng)域中得到普遍應(yīng)用，有著較高的焊接效率、較高的間隙容忍度和較深焊接熔深等優(yōu)點(diǎn)，是中厚板焊接的優(yōu)選焊接方法，同樣也是能夠在大型裝備制造領(lǐng)域替代傳統(tǒng)焊接的焊接方式。適用于工程機(jī)械，橋梁，容器，管道，船舶，鋼構(gòu)，重工等工業(yè)領(lǐng)域[4]（如圖4)。
圖4.各工業(yè)領(lǐng)域
3.2發(fā)展趨勢
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2022-2026年中國激光電弧復(fù)合焊行業(yè)市場行情監(jiān)測及未來發(fā)展前景研究報告》顯示，我國是激光設(shè)備生產(chǎn)大國，2021年，我國激光設(shè)備行業(yè)產(chǎn)量在20萬臺以上，其中激光焊接設(shè)備約占激光設(shè)備市場的27.3%，是市場主流設(shè)備之一。而激光復(fù)合焊是激光焊接的新型設(shè)備之一，隨著各個行業(yè)對中厚度板材焊接需求不斷釋放，激光復(fù)合焊的需求市場不斷擴(kuò)大，但就目前而言大功率激光復(fù)合焊還是依賴于進(jìn)口的較大，被德國、意大利、英國、美國等國家企業(yè)所壟斷，大功率激光復(fù)合焊國產(chǎn)替代空間廣闊。
為打破這一僵面，我國企業(yè)在技術(shù)、人才、應(yīng)用等方面不斷創(chuàng)新，推動替代進(jìn)口大功率激光復(fù)合焊的步伐，大功率激光復(fù)合焊國產(chǎn)替代的發(fā)展趨勢越發(fā)明顯。
4.總結(jié)
本文主要講述了激光復(fù)合焊的基本原理、工藝優(yōu)勢、焊接對比、應(yīng)用行業(yè)及發(fā)展趨勢，并提供了激光復(fù)合焊相關(guān)焊接案例。進(jìn)一步論述了激光復(fù)合焊的發(fā)展意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 史強(qiáng).淺談激光焊接技術(shù)原理及其應(yīng)用[J].企業(yè)導(dǎo)報,2012,（11）.
[2] 游德勇,高向東.激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J].焊接技術(shù),2008,（4）.
[3] 徐煒,李章.大功率激光焊接技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用[J].機(jī)械工人,2005,（3）.
[4] 劉必利，謝頌京，姚建華.激光焊接技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展趨勢[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2005,（9）.
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