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激光電弧復合焊接的優(yōu)勢及應用場景

激光電弧復合焊接是結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材料對激光的吸收，集結了激光焊接與電弧焊接的優(yōu)點，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比，激光電弧復合焊接優(yōu)勢明顯，主要體現在以下幾個方面：

• 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；激光電弧復合焊接速度可達1.8m/min，目前實驗室條件可以做到20mm板材單面焊雙面成型，板材越厚，效率優(yōu)勢越明顯。
• 焊接質量更好：相對于電弧焊，復合焊熱影響區(qū)更小，可減少材料的變形，也相對更為智能化，焊接質量可控；相比于單激光焊接，復合焊橋接能力更好，對間隙容忍度較高。
• 運營成本更低：激光電弧復合焊接具有更高的熔深，可減少焊材消耗；相對弧焊，前期設備投入相對較高，但后期人力成本、運營成本可大幅下降。
• 材料適應性更強：復合焊可焊接多種材料，均能獲得相對良好的焊縫接頭。

也因激光電弧復合焊具備的這些優(yōu)勢，它可適用于多行業(yè)焊接應用場景：（1）船舶制造：甲板，艙壁等大型結構件焊接；（2）工程機械及橋梁：鋼構、箱梁等結構件的焊接，主要多為T接，角接，以及U肋結構；（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，轉向架等焊接；（5）油氣管道：管道、儲罐等焊接。

技術領先，銳科20kW激光器高效達成20mm厚碳鋼單面焊雙面成型！

圖1  RFL-C20000

本文案例采用銳科高功率RFL-C20000連續(xù)激光器進行復合焊接，它具備光電轉換效率高、光束質量高、可靠性好、壽命長、免維護等特點，良好的性能為焊接的穩(wěn)定性提供了有力保證，其主要性能參數見表1。

激光電弧復合焊接工藝技術相對復雜，工藝參數眾多。一般而言，采用復合焊接的方式焊接板材，焊接的板材越厚，對激光器、弧焊以及整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性等要求越高。目前業(yè)內一般較容易實現12mm及以下厚度對接焊的單面焊雙面成型，而銳科激光不斷迭代高性能、高功率激光器，同時結合自身成熟的工藝經驗，已能高效完成20mm厚度的碳鋼單面焊雙面成型。

本案例采用的復合焊接系統(tǒng)配置的激光器為銳科高功率RFL-C20000激光器，實驗材料為碳鋼，牌號為Q235，厚度20mm，板材長度為200mm，焊接方式為對接，要求為單面焊雙面成型。

正面（上）背面（下）

金相

焊接激光功率為19000W，焊接速度可達1.8m/min，僅7s內即可完成200mm長、20mm厚度的碳鋼板材的高速復合焊接，由上圖可看出，焊接焊縫效果美觀，一致性好，充分發(fā)揮了激光器高深寬比、高穩(wěn)定性的特點，可高效達成客戶要求。

結語

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合焊接方面的探索性的研究和應用，期望能夠為行業(yè)應用的發(fā)展提供參考。未來，銳科激光將緊跟各行業(yè)發(fā)展需求，并積極聯合產業(yè)鏈上下游相關的企業(yè)，更為深入地探索在激光電弧復合焊接方面的工藝應用，助力相關行業(yè)和應用高質量發(fā)展。