銳科雷射器在雷射-電弧複合焊接中的應用

1、背景介紹

中厚板普遍應用於造船、建築、機械製造及壓力容器等工程領域，其焊接作業也是行業生產當中的重要環節之一。傳統的中厚板焊接工藝複雜、質量不穩定、自動化程度低，焊接效率受到很大制約，因此開發出滿足其要求的焊接工藝已成為亟需解決的工程難題。

隨著雷射器水平不斷發展,功率超過10k的超高功率高質量光纖雷射已經投入市場並逐步應用於中厚板的高效雷射焊接,其雷射束功率密度可達10⁷~10⁸W/cm²,這使得中厚板大型構件的優質、高速、大熔深、低變形、低能耗焊接有望獲得新的解決方案。諸多研究表明將雷射和電弧兩種熱源以特定的方式複合在一起進行焊接，既充分發揮了各自的獨特優勢，也彌補了各自的缺點，真正實現了「1+1>2」的效果。通過該焊接方法的實施可以滿足大部分合金體系在不同應用條件下對高品質焊接質量的需求。因此，採用雷射-電弧複合焊接中厚板也被認為是目前最具競爭力和發展前景的焊接方法之一。

自銳科公司6kW雷射器面世以來，通過與客戶的精誠合作，突破各項工藝難題，目前已有多款高功率雷射器陸續在汽車製造、工程機械、軌道交通等領域進行了典型應用示範，進行中厚板雷射電弧複合焊接。

2、應用案例

國內某著名自動化公司採用銳科12kW雷射器為國內某重點造船廠提供雷射-電弧複合焊接設備，配合洛弛焊機，順利實現板材厚度6～14mm，焊縫長度4～9m雷射-電弧複合焊接，重點解決了原有弧焊工藝無法解決的單面焊雙面成形及背面焊縫熔透的可靠性問題，且焊接變形減少了50%。其中，6～10mm板材無需開坡口，可以直接進行拼焊；12～14mm板材開坡口焊接效果更好。各種厚度板材焊接效果如下各圖所示，目前該工藝即將應用在終端客戶現場。

  

與原有弧焊工藝相比，其焊接生產效率和經濟效益實現了較大提升。表1為MAG焊與複合焊的效率對比，從表中可以看出，複合焊接在焊接中厚板時具有較明顯的效率優勢。表2為厚度≤12mm某高強鋼產品實際資產投資與效益分析。從表2中可以看出，因雷射-電弧複合焊具有高效率焊接的特點，在產能需求較大的情況下，可以有效減少設備投資數量，進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，同時可以獲得更好的焊接效果及接頭質量。

表1 兩種工藝方法對接接頭焊接效率對比

表2 兩種工藝方法對焊接投資及效益分析

3、設備推薦

雷射-電弧複合焊具有焊縫熔深大，焊接速度快，焊接效率高，焊接電弧穩定，熱源能量集中，焊接熱輸入低，焊接變形小，易於實現單面焊雙面成形等優點。在焊接條件相同的情況下，與傳統弧焊相比，雷射－電弧複合焊的電弧穩定性更強，尤其高速焊接條件下，傳統電弧焊的焊接電流、電壓波形已經非常不穩定，而雷射-電弧複合焊的電流、電壓波形仍然非常穩定。不僅如此，雷射-電弧複合焊接還可以客服雷射焊對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易產生冷裂紋或熱裂紋等缺點。

根據焊接板材厚度及生產效率要求，雷射-電弧複合焊接選用的雷射器功率在6~12kW不等。焊接6mm及6mm板厚材料以下，可以選用銳科RFL-6000雷射器，6mm-12mm厚之間的板材，優先選用銳科RFL-12000雷射器，板材厚度超過12mm時，可以選用銳科RFL-15000雷射器。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弧焊電源，將有助您生產效率較大幅度提升。銳科高功率光器優異、穩定的焊接性能是焊接質量最強的保證。