機(jī)械激光―電弧復(fù)合焊接的技術(shù)特點及作用

1、https:/機(jī)械激光機(jī)械激光 電弧復(fù)合焊接的技術(shù)特點及作用電弧復(fù)合焊接的技術(shù)特點及作用近年來，隨著激光設(shè)備和電弧設(shè)備性能的提高，機(jī)械激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)也成為了研究的重點，因而需要深入了解激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)的發(fā)展背景，總結(jié)技術(shù)特點延伸實際應(yīng)用，讓激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)在實際需求中發(fā)揮重要作用。一、機(jī)械激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)的發(fā)展背景機(jī)械激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)是為了滿足特定材料的加工焊接要求，綜合利用機(jī)械激光焊接和電弧焊接的優(yōu)勢，將其物理性能和能量傳輸性能以恰當(dāng)?shù)姆绞饺诤系揭黄?，形成的一種科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)手段。將電弧焊接和激光焊接技術(shù)取長補(bǔ)短的結(jié)合起來形成的激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)、

2、高效的特點，解決了許多材料的加工要求，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)的焊接。電弧焊接是應(yīng)用最早且在材料技術(shù)上運(yùn)用較普遍的焊接的技術(shù)，將電能轉(zhuǎn)換為熱能完成金屬之間的連接，分為非熔化極電弧焊接和熔化極電弧焊接，但是由于電弧能力分布密度特性，導(dǎo)致焊接速度較慢，焊接的深度和熔度較淺，造成材料容易焊接變形，并且生產(chǎn)效率較低。激光焊接可以利用高達(dá)107W/cm2 的能量密度形成小孔和等離子體時的熱加工，激光焊接速度比較快，材料變形較少，通過較少的熱輸入量形成深度比大的良好焊接效果，從而實現(xiàn)精密焊接。但是也存在著一定的缺點，即焊接接頭的間隙要求較高、焊接過程的穩(wěn)定性和激光能量的利用率較差、焊接厚度較高的材料成本過高。為順應(yīng)時代

3、發(fā)展，綜合焊接需求，針對電弧焊接和激光焊接的優(yōu)劣，在 20世紀(jì) 70 年代末，英國倫敦帝國大學(xué)對復(fù)合焊接工藝進(jìn)行了研究，提出了電弧與激光焊接結(jié)合的工藝概念，隨后英國學(xué)者和美國等科學(xué)研究者利用了激光配合一定量的輔助電弧，形成了現(xiàn)如今激光-電弧復(fù)合焊接的技術(shù)工藝，解決了焊接熔深淺問題和生產(chǎn)成本過高的問題，有效的提升了能量的利用率，提高了焊接的生產(chǎn)效率。二、激光-電弧復(fù)合焊接的原理激光 電弧復(fù)合焊接技術(shù)在工作時，激光及電弧同時作用在金屬表面的一點上。在激光的作用下，焊縫的上方會產(chǎn)生一定的等離子體云，這種等離子體云會吸收及散射進(jìn)行射入過程中的激光，從而降低了激光能量的功能。在原有基礎(chǔ)上加上電弧后，能夠

4、產(chǎn)生一定量的低溫低密度的電弧等離子，從而起到稀釋激光等離子體的作用，進(jìn)一步提升了激光能量的傳輸效率。外加電弧還可以在進(jìn)行焊接的同時實現(xiàn)對母材進(jìn)行加熱，母材溫度的升高能夠提升對激光的吸收效率，從而增加焊接熔深。而且激光作用能夠降低電弧通道的電阻，也能夠加深該項技術(shù)的熔深。三、機(jī)械激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)的特點https:/（一）提高了焊接過程的穩(wěn)定性激光焊接時，等離子體形成較多的帶電粒子，帶電粒子會主動吸收電弧，壓縮電弧的根部使電弧穩(wěn)定燃燒，既增加了焊接的穩(wěn)定性，使得電弧不隨意飄逸同時提升了電弧的能量利用率。（二）實現(xiàn)高效率、低成本的焊接機(jī)械激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)的最主要優(yōu)勢和目的便是實現(xiàn)高效率、

5、低成本的焊接。激光和電弧的相互作用下，使得用較小的激光和電弧能量便能完成材料的焊接，相比要達(dá)到同等效果所耗費(fèi)的單獨激光和電弧功率要小許多，極大程度的降低了生產(chǎn)成本。同時與單純電弧或者激光焊接相比，復(fù)合焊接技術(shù)利用兩種熱源綜合焊接的優(yōu)勢，輸入的熱量較小造成的熱影響區(qū)域面積較小，導(dǎo)致的工藝材料的焊縫變形量較小，較少了焊接后的工序處理，提升了生產(chǎn)工作效率。（三）增加焊縫熔深，改善焊接成型熔深淺是焊接技術(shù)中易出現(xiàn)的問題，而在激光的作用下，電弧可以深入到工件內(nèi)部，到達(dá)焊縫的深處增加熔深，并且在電弧的作用下也會增強(qiáng)金屬的激光吸收率。形成較深的焊縫熔深改善了金屬的熔化程度，避免了焊縫咬邊的現(xiàn)象出現(xiàn)，同時，激

6、光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)還可以控制激光和電弧的輸出量，根據(jù)材料工件需求，單獨調(diào)節(jié)配比，獲得理想的焊縫熔深和深寬比。（四）減少焊接缺陷，提升焊接質(zhì)量在電弧和激光的復(fù)合熱源焊接下，激光的作用減少了焊縫的加熱時間，使得焊接材料受熱面積減少，不易產(chǎn)生較大的晶粒，并且有效的減緩了熔池金屬的凝固時間，增加了熔池相變時間，將熔池的氣體充分排除，減少了諸如氣孔、裂紋等焊接的缺陷，提升了焊接的質(zhì)量。（五）降低要求，提升焊接適應(yīng)性單獨激光作用時，激光束直徑較小，對焊接接頭的間隙要求小于 0.10mm要求較高。而在電弧的作用下，增加了工件材料的熔合區(qū)寬度，可以降低焊接接頭間隙的高精度要求。并且更適用于一些特殊的材料，如

7、電弧在激光焊接之前可以清潔焊縫表面，去除氧化膜，從而更有利于焊接鋁合金。四、機(jī)械激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)的應(yīng)用（一）應(yīng)用到船舶制造業(yè)因船舶制造業(yè)中造船所使用的鋼板厚度較厚，對于焊接要求較高，而單一的電弧焊接和激光焊接都無法滿足船舶制造業(yè)的需求。激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)具備著獨特的優(yōu)勢，對于較大的焊件間隙可以放寬至 1mm，相對于激光焊接的0.1mm，極大的提升了間隙距離，減少了焊接前的工作量和成本，使的船舶制https:/造速度加快，成本下降，提升了制造效率。另外主要的優(yōu)勢在于，激光-電弧復(fù)合焊接可減少焊件的變形量，使得焊接后的整形工作量也隨之減少，極大的減輕了人力成本。（二）應(yīng)用到汽車制造業(yè)目前

8、在汽車行業(yè)中，汽車設(shè)備逐漸向更輕薄發(fā)展，而汽車框架結(jié)構(gòu)也引進(jìn)了更多的鋁、鋁鎂等輕質(zhì)合金，既改善了汽車的機(jī)動性能，使汽車流線性速度增快，也節(jié)約了能源減少了污染。以往汽車的焊接多采取激光焊和熔化極氣體保護(hù)焊，但是目前大多數(shù)采取了激光-電弧復(fù)合焊工藝的成熟焊接手段，滿足了汽車制造業(yè)焊接需求。例如德國大眾汽車工程公司的 TGRAF 等人自主研發(fā)了MIG 復(fù)合焊接機(jī)頭，該焊頭結(jié)合電弧和激光焊接的優(yōu)勢，以極小的幾何尺寸，安裝到弧焊機(jī)器人手臂，方便各空間、各角度的焊接。（三）應(yīng)用到石油管道中通常石油管道焊接中，由于管道壁比較厚，需要使用電弧焊在特殊的坡口處多次焊接，不僅耗費(fèi)人力帶來工作麻煩，而且焊接的引弧熄弧階段易產(chǎn)生缺陷。采用激光-電弧復(fù)合焊融合了電弧焊接的橋接能力和激光焊接的深熔性能避免反復(fù)焊接，確保一次焊接成型，從而減少了焊接的缺陷，也提升了石油管道