浅谈高功率激光复合焊接技术（浅谈高功率激光复合焊机的应用）

激光复合焊是将激光束和电弧结合起来进行焊接的激光焊接方法。混合效应显示焊接速度、熔深和工艺稳定性显着提高。 20世纪80年代末以来，高功率激光器的不断发展推动了激光复合焊接技术的发展，使得材料厚度、材料反射率、间隙桥接能力等问题不再成为障碍。已成功应用于中厚材料零件的焊接。

1、激光复合焊接技术

1、激光复合焊的特点

在激光复合焊接工艺中，激光束和电弧在共同的熔池中相互作用[1]（图1），它们的协同作用产生深而窄的焊缝，从而提高生产率。

图1 激光电弧复合焊工艺方案

2. 激光复合焊的基本原理

激光焊接以其非常窄的热影响区而闻名，其激光束可以聚焦在很小的区域上，产生窄而深的焊缝。它可以实现更高的焊接速度，从而减少热输入，降低焊接零件的成本。热变形的概率。然而，激光焊接的间隙桥接能力较差，因此在工件装配和边缘准备方面需要高进动[1]。对于铝、铜、金等高反射率材料，激光焊接也非常困难。相比之下，电弧焊工艺具有优异的间隙桥接能力、高电效率，并且可以有效焊接高反射率的材料。然而，电弧焊时的能量密度较低，导致焊接过程减慢，导致焊接区域热输入较大，造成焊件热变形。因此，采用高功率激光束进行深熔焊接，同时采用高能效电弧进行焊接[2]（图2）。混合效应弥补了该工艺的缺点，补充了其优点。

图2. 激光焊接、电弧焊接和激光电弧复合焊接过程中的焊缝形成模式。

3、激光复合焊接工艺的优点

激光焊接的缺点是间隙桥接能力差，对工件装配要求高；电弧焊的缺点是焊接厚板时，能量密度低，熔深浅，在焊接区域产生大量的热输入，会对焊件造成热损伤。形变。两者结合可以相互影响、相互支持，弥补彼此焊接工艺的缺点（如图3所示），充分发挥激光深熔和电弧焊的优点，实现热输入小、体积小。焊缝变形小，焊接速度快。且具有焊接强度高的优点[3]。

图3 激光复合焊接工艺流程图

4、激光复合焊的比较

2、激光复合焊接案例

1、激光复合焊接结构

2. 案例1

产品简介：复合式蒸发冷却（冷凝）设备。

焊接要求：管道对接、16mm外角焊、特殊材质板材拼焊。

成品效果

宏观金相

3. 案例2

产品简介：船体胶合板U肋钢。

焊接要求：8、10、16mm外角焊缝需全焊透，一侧焊透，背面成型。

3、激光复合焊接行业应用与发展

1、应用行业

随着高功率激光技术的逐渐成熟，激光复合焊已广泛应用于各个领域。具有焊接效率更高、间隙公差更高、焊接熔深更深等优点，是中厚板焊接的首选。该焊接方法也是大型装备制造领域可以替代传统焊接的焊接方法。适用于工程机械、桥梁、集装箱、管道、船舶、钢结构、重工业等工业领域[4]。

2、发展趋势

据新思维产业研究中心发布的《2022-2026年中国激光电弧复合焊行业市场监测及未来发展前景研究报告》显示，我国是激光设备生产大国。 2021年，我国激光装备产业产量20万台及以上，其中激光焊接设备约占激光装备市场的27.3%，是市场主流装备之一。激光复合焊是激光焊接的新型设备之一。随着各行业对中厚板焊接的需求不断释放，激光复合焊接的需求市场不断扩大。但目前，高功率激光复合焊仍依赖进口。规模较大，被德国、意大利、英国、美国等国企业垄断。高功率激光复合焊国产替代空间广阔。

为了打破这一僵局，中国企业不断在技术、人才、应用等方面进行创新，推动替代进口高功率激光复合焊的步伐。高功率激光复合焊国产替代的发展趋势日益明显。