隨著國家對節(jié)能環(huán)保的重視程度和相關行業(yè)對生產效率的要求進一步提高，制造產業(yè)轉型升級正不斷推進，激光電弧復合焊接這一新技術因其具備效率更高、質量更好、成本更低、應用場景更為豐富等特點，必將逐步取代傳統(tǒng)焊接方式，進入到越來越多的發(fā)展領域。

以油氣管道行業(yè)為例，長輸管道正不斷朝著高鋼級、高壓力、大口徑、大厚壁方向發(fā)展，行業(yè)內急需轉型升級提高材質的焊接效率和焊接質量以進一步適應其高速發(fā)展。本文主要探索了搭載銳科高功率RFL-C20000連續(xù)激光器的整套復合焊接設備在油氣管道行業(yè)的工藝案例，以期為不同行業(yè)客戶在實際工藝應用方面提供重要參考。

01 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。

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焊技術，因受焊接速度和單層焊接厚度的制約，在保證焊接質量的前提下，焊接能力提升已達極限，而激光電弧復合焊接技術可以打破限制，明顯提升焊接效率和質量。為此，銳科激光聯合上下游公司，積極探索新應用、新工藝，解決行業(yè)痛點，促進行業(yè)發(fā)展。

圖1  RFL-C20000+弧焊焊機

本項目驗證采用銳科高功率RFL-C20000連續(xù)激光器和珠海福尼斯弧焊焊機整合的設備進行復合焊接，該款激光器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。

焊接材料為項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，牌號為X80，其化學成分組成見下表2。

焊前板材進行了獨特的坡口設計加工，鈍邊高度10mm-14mm，在保證焊接質量的同時減少蓋面填充量。項目試驗通過模擬板材在不同角度的位置姿態(tài)，調整相應的焊接工藝參數，從焊接效果來看，各個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）檢測結果

圖6 射線檢測結果

從焊接效率來看，通過合理調配參數，焊接接頭質量總體滿足行業(yè)要求，按照450mm長焊縫計算，復合焊接效率最高可達傳統(tǒng)焊接效率的9倍以上，優(yōu)勢非常明顯。

03 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一些探索性的研究和應用，在一定程度上為行業(yè)應用提供了參考。未來，銳科激光將根據緊跟各行業(yè)發(fā)展需求，持續(xù)推陳出新，在產品性能上不斷優(yōu)化，助力相關行業(yè)高質量發(fā)展。

轉自：銳科激光

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