隨著國家對(duì)節(jié)能環(huán)保的重視程度和相關(guān)行業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率的要求進(jìn)一步提高，制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)正不斷推進(jìn)，激光電弧復(fù)合焊接這一新技術(shù)因其具備效率更高、質(zhì)量更好、成本更低、應(yīng)用場(chǎng)景更為豐富等特點(diǎn)，必將逐步取代傳統(tǒng)焊接方式，進(jìn)入到越來越多的發(fā)展領(lǐng)域。

以油氣管道行業(yè)為例，長(zhǎng)輸管道正不斷朝著高鋼級(jí)、高壓力、大口徑、大厚壁方向發(fā)展，行業(yè)內(nèi)急需轉(zhuǎn)型升級(jí)提高材質(zhì)的焊接效率和焊接質(zhì)量以進(jìn)一步適應(yīng)其高速發(fā)展。本文主要探索了搭載銳科高功率RFL-C20000連續(xù)激光器的整套復(fù)合焊接設(shè)備在油氣管道行業(yè)的工藝案例，以期為不同行業(yè)客戶在實(shí)際工藝應(yīng)用方面提供重要參考。

01 激光電弧復(fù)合焊接的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用場(chǎng)景

激光電弧復(fù)合焊接是結(jié)合了激光焊和電弧焊兩種工藝方式的新型焊接方法，兩種熱源同時(shí)作用于板材，激光可以提高電弧的穩(wěn)定性，電弧可以吸引光致等離子體促進(jìn)材料對(duì)激光的吸收，集結(jié)了激光焊接與電弧焊接的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于厚板的焊接，能發(fā)揮出1+1＞2的效果。與單電弧和單激光焊接對(duì)比，激光電弧復(fù)合焊接優(yōu)勢(shì)明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

焊接效率更高：傳統(tǒng)弧焊的速度多被限制于0.6m/min左右，且單層熔深一般在3mm；激光電弧復(fù)合焊接速度可達(dá)1.8m/min，目前實(shí)驗(yàn)室條件可以做到20mm板材單面焊雙面成型，板材越厚，效率優(yōu)勢(shì)越明顯。

焊接質(zhì)量更好：相對(duì)于電弧焊，復(fù)合焊熱影響區(qū)更小，可減少材料的變形，也相對(duì)更為智能化，焊接質(zhì)量可控；相比于單激光焊接，復(fù)合焊橋接能力更好，對(duì)間隙容忍度較高。

運(yùn)營成本更低：激光電弧復(fù)合焊接具有更高的熔深，可減少焊材消耗；相對(duì)弧焊，前期設(shè)備投入相對(duì)較高，但后期人力成本、運(yùn)營成本可大幅下降。

材料適應(yīng)性更強(qiáng)：復(fù)合焊可焊接多種材料，均能獲得相對(duì)良好的焊縫接頭。

也因激光電弧復(fù)合焊具備的這些優(yōu)勢(shì)，它可適用于多行業(yè)焊接應(yīng)用場(chǎng)景：（1）船舶制造：甲板，艙壁等大型結(jié)構(gòu)件焊接；（2）工程機(jī)械及橋梁：鋼構(gòu)、箱梁等結(jié)構(gòu)件的焊接，主要多為T接，角接，以及U肋結(jié)構(gòu)；（3）汽車行業(yè)：車身、底板等焊接，材料多為鋁合金；（4）軌道交通：車身，轉(zhuǎn)向架等焊接；（5）油氣管道：管道、儲(chǔ)罐等焊接。

02 江漢油建公司X80鋼材全角度焊接案例，效率為弧焊9倍之多！

在油氣管道行業(yè)，目前在用的管道全位置軌道小車自動(dòng)焊技術(shù)，因受焊接速度和單層焊接厚度的制約，在保證焊接質(zhì)量的前提下，焊接能力提升已達(dá)極限，而激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)可以打破限制，明顯提升焊接效率和質(zhì)量。為此，銳科激光聯(lián)合上下游公司，積極探索新應(yīng)用、新工藝，解決行業(yè)痛點(diǎn)，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

圖1  RFL-C20000+弧焊焊機(jī)

本項(xiàng)目驗(yàn)證采用銳科高功率RFL-C20000連續(xù)激光器和珠海福尼斯弧焊焊機(jī)整合的設(shè)備進(jìn)行復(fù)合焊接，該款激光器具備光電轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量高、可靠性好、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)等特點(diǎn)，良好的性能為焊接的穩(wěn)定性提供了有力保證，其主要性能參數(shù)見表1。

焊接材料為項(xiàng)目合作方江漢油建公司提供的管道專用鋼材，尺寸為260mm*450mm*18.4mm，牌號(hào)為X80，其化學(xué)成分組成見下表2。

焊前板材進(jìn)行了獨(dú)特的坡口設(shè)計(jì)加工，鈍邊高度10mm-14mm，在保證焊接質(zhì)量的同時(shí)減少蓋面填充量。項(xiàng)目試驗(yàn)通過模擬板材在不同角度的位置姿態(tài)，調(diào)整相應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，從焊接效果來看，各個(gè)角度均獲得了良好的焊縫成型。

圖3 焊接角度示意圖

圖4 焊接外觀成型

圖5 打底金相（左）及蓋面金相（右）檢測(cè)結(jié)果

圖6 射線檢測(cè)結(jié)果

從焊接效率來看，通過合理調(diào)配參數(shù)，焊接接頭質(zhì)量總體滿足行業(yè)要求，按照450mm長(zhǎng)焊縫計(jì)算，復(fù)合焊接效率最高可達(dá)傳統(tǒng)焊接效率的9倍以上，優(yōu)勢(shì)非常明顯。

03 結(jié)語

本文案例主要描述了武漢銳科高功率連續(xù)激光器在激光電弧復(fù)合焊接方面一些探索性的研究和應(yīng)用，在一定程度上為行業(yè)應(yīng)用提供了參考。未來，銳科激光將根據(jù)緊跟各行業(yè)發(fā)展需求，持續(xù)推陳出新，在產(chǎn)品性能上不斷優(yōu)化，助力相關(guān)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

轉(zhuǎn)自：銳科激光

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