船用鋼的激光-電弧混合焊接技術
焊接生產效率和焊接質量直接影響船舶加工製造的生產週期、成本和船體質量，因此焊接技術已成為船舶加工製造和船舶工業發展的關鍵技術。 與傳統焊接方法相比，激光焊接具有效率高、清潔度高、熱影響區窄、接頭變形小等諸多優點。 這是因為激光束能量密度極高，功率密度為106~108W/cm2，縱橫比大，對高熔點金屬等難焊材料有很好的焊接效果； 同時激光焊接速度快，熱輸入小。 ，使熱影響區小，材料變形和殘餘應力小。 但是，激光焊接應用也有一定的局限性，主要表現在焊接成本高、能量轉換效率低。 這種情況促進了激光-電弧複合焊接技術的發展。
激光-電弧複合焊結合了激光和電弧兩種獨立熱源的優點：激光熱源能量密度高，而電弧等離子體熱電轉換效率高，設備成本和運行成本低； 很大程度上避免了兩者的缺點，如金屬材料對激光的高反射率造成的激光能量損失、電弧熱源能量密度較低、高電壓時放電穩定性差等缺點。速度運動。 兩者的有機結合形成了其突出的優點：高能量密度、高能量利用率、高電弧穩定性等，使其成為具有廣闊應用前景的新型焊接技術。
激光-電弧複合焊接的基本原理是：在焊接過程中，激光束和電弧同時作用於金屬表面的同一位置。 激光作用產生的光致等離子體雲會降低激光能量利用率。 加入電弧後，電弧等離子體會引起激光誘導等離子體稀釋，提高激光能量傳輸效率； 同時，電弧提高了基材的溫度，也提高了基材對激光的吸收率。 同時，激光熔化金屬為電弧提供自由電子，降低了電弧通道的電阻，從而提高了電弧的能量利用率，從而提高了總能量利用率。 激光束對電弧還具有聚焦和引導作用，使焊接過程中電弧更加穩定。
大量試驗結果表明，在相同焊接規範下，與傳統的單熱源焊接相比，激光-電弧複合焊接可顯著增加熔深。 由於在較小的激光功率下也能獲得同樣的效果，所以在一定程度上有所降低。 成本。 激光-電弧複合焊還可以減少氣孔、裂紋、咬邊等焊接缺陷的發生，提高熔融金屬和固體母材的潤濕性，消除焊縫咬邊，減少焊縫的加工和組裝勞動。 提高生產效率。
特別值得指出的是，焊接變形是造船行業需要解決的主要問題之一。 在船體製造過程中，焊接工時和焊接成本佔船體建造總工時和總成本的很大一部分，焊接變形造成的成本增加佔相當比例。 激光-電弧複合焊變形量極小，焊後修整工作量大大減少，進一步降低造船成本，節省時間，提高效率。 目前，歐美、日本的部分船廠已採用激光-電弧複合焊接技術。 例如，德國邁耶造船廠對船舶都採用了激光-電弧複合焊。 研究證實，厚度小於15毫米、長度小於20米的鋼板焊接速度可達每分鐘3米。
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