激光焊接技术在薄板焊接上的应用

激光焊接技术在薄板焊接上的应用

熊光宇何晨

内蒙古包钢钢联股份有限公司工程服务公司

内蒙古 包头 014010

摘要：激光焊接技术在船舶建造中的应用越来越广泛，它具有焊接性能优良、焊接速度快、焊接精度高、焊接方法多样、节省材料、简化工艺等优点，能够满足船舶建造的各种要求。具有焊接速度快、焊缝质量高、焊缝组织致密、焊接工艺简单、操作安全等特点，可用于制造各种船舶结构和结构复杂的设备。激光焊接在船体和船舶配件的制造中具有很多优势，例如可以替代传统的焊接技术，提高制造效率，节省材料，减轻焊缝重量，减轻船体和船舶配件的总重量。但激光薄板焊接技术的应用需要结合船舶建造的具体情况进行探讨。

关键词：激光焊接;薄板焊接;质量控制；

探讨激光焊接技术在不同条件下进行焊接时,不同参数与材料对薄板焊接质量的影响,结果表明,使用适当的激光功率和焊接速度可以在薄板焊接中取得较好的焊接效果,焊接点的强度和密封性良好,并且焊接材料的变形和损伤较小,同时可减少热影响区。激光焊接技术在薄板焊接中具有很好的应用前景。

一、激光薄板焊接工艺原理与步骤

激光薄板焊接是一种新型的焊接工艺,利用激光能量对金属材料进行加热和焊接,具有高焊接速度、高精度、高质量的特点,在航空航天、汽车、船舶、机械及其他领域的应用越来越广泛。激光薄板焊接主要由激光源、焊接系统,以及热响应材料3部分组成。激光源可以使用激光器、激光灯和激光二极管等,激光焊接系统可以使用单线焊接或者多线焊接,热响应材料主要由导电粉末和导热膏组成,激光薄板焊接的工艺步骤主要分为板料处理、焊接准备、焊接及检验等。板料处理步骤包括板材表面处理、模具设计、板材定位,以及搭接等操作;焊接准备步骤主要包括焊接机台的调整、热响应材料的选择、焊接参数的设定等;焊接步骤包括焊接前检查、焊接、焊接结束,以及焊接后处理等操作;检验步骤包括尺寸检查、外观检查、拉伸强度检查、扩散性检查等。

二、分析薄板焊接工艺应用现状

激光焊接技术在薄板焊接上具有优越的性能,优于传统焊接技术。目前的应用创新主要围绕以下几个方面。

1.实现更加精确的焊接尺寸、更小的焊缝以及更低的焊接热影响区。此外,激光焊接还具有较小的焊接温度和焊接速度,使得激光焊接可以用于薄板焊接,从而节省材料和能源。

2.激光焊接技术可以用于多种不同类型的薄板材料,包括钢板、铝板、铜板、镍板等。此外,激光焊接技术也可以用于多种复杂结构的薄板焊接,如圆管、U形管、曲管等。

3.激光焊接同时可起到不锈钢薄板焊接的补强作用,激光焊接可以在薄板表面形成一层薄膜,以增强薄板的强度和刚性。这种薄膜可以保护薄板免受外界侵蚀,从而延长其使用寿命。

4.因激光焊接技术的高成本,导致在薄板焊接的应用有一定制约。此外,激光焊接技术还不能满足大型焊接件的生产要求,也不能用于厚度较大的薄板焊接。

三、薄板焊接在船舶建造中的运用

激光薄板焊接工艺可以将不同材料的薄钢板,如高强度钢、钢板、铝板等焊接在一起,并能有效地提高船体结构的强度和刚性,以满足船舶建造过程中的各种要求。激光焊接可以用于连接任何形状的薄板,不受材料的厚度限制,可以实现减少焊缝,缩短焊接时间,并且可以提供更加柔韧的焊缝。另外,激光焊接还可以提供更高的精度,可以实现更精细的焊缝,并有效地提高焊接质量。它可以用于连接不同类型的材料,如钢板、铝板、铝镁合金、铝铁合金等,这些材料可以用于制造船体、甲板、舱壁、舱门、管道等部件。激光焊接也可以用于连接船上装备,如螺旋桨、喷气发动机、推进器、水下机器人等。

1.质量控制。激光薄板焊接,指在低温激光照射下,将薄板材料焊接在一起。在激光焊接过程中,板材的表面形状、焊缝的宽度、焊缝的强度以及焊缝的美观程度都会受到影响,焊接的质量控制尤为重要。1)在进行激光薄板焊接之前,应该对被焊材料进行检查,以确保材料的质量。激光薄板焊接对板材厚度有要求,需要检查板材的厚度,以确保符合要求。此外,还应检查板材的表面质量,以确保表面没有裂纹、划痕等缺陷。2)在激光薄板焊接过程中应注意控制加工参数,以确保焊接质量。激光焊接需要控制多个参数,如焊接时间、焊接能量、焊接速度等,如果参数设置不当,会导致焊接失败。此外,还需要注意焊接时板材表面温度,以防止过热而破坏板材。3)在激光薄板焊接后,首先,应检查焊缝的宽度,以确保焊缝的宽度符合要求;其次,还应检查焊缝的强度,以确保焊缝的强度足够,不容易断裂,具有良好的抗拉强度;此外,还应检查焊缝的外观,确保焊缝的外观美观,不存在裂纹、滑坡等缺陷。

2.变型控制。激光薄板焊接技术能够在较短的焊缝和较小的焊接头尺寸内,提供高强度、高质量、高精度的焊缝,满足复杂形状结构件制造需求。激光薄板焊接技术,核心问题是变形控制。有效控制焊接变形,是应用的核心。一般通过改变焊接的参数来控制变形,从而获得精确的焊缝尺寸和强度。焊接参数包含焊接的变量、速率、和过焊周期等因素。1)基于模拟的变形控制方法。通过对焊缝变形的模拟,研究不同参数设置下焊缝变形的变化规律,能够精确控制,焊缝的宽度、厚度和形状可以通过修改焊接参数进行精确控制,从而实现精确的变形控制,置下的焊缝焊接,并对焊缝变形进行测量,以此确定最佳参数设置,从而有效控制焊缝变形。3)基于智能的变形控制方法。通过利用人工智能技术,建立具有自动学习能力的模型,根据实验数据自动调整参数,精准控制焊接时间,准确控制焊缝的形状,从而实现对焊缝变形的有效控制。

3.无损探伤。激光薄板焊接技术能够有效地检测和评估工件内部的残余应力、断口的形态、缺陷的尺寸和分布,从而可以有效地进行无损探伤检测,确保焊接工件的质量和安全性,无损探伤是指通过使用各种无损检测仪器和技术,而不影响工件物理性能的方式,对工件结构和材料特性进行检测和评估。无损探伤技术包括:射线探伤、超声波探伤、激光探伤等。其中,激光探伤技术是一种具有高精度、高效率和高安全性的无损探伤技术,在薄板焊接中,得到普遍应用。激光薄板焊接技术可用于无损探伤,主要是指在检测过程中,利用激光束在焊接区域进行焊接,以达到无损检测的目的。优势如下。1)激光薄板焊接技术可以更好地保护被检测部位,减少检测时热影响和热损伤,以及降低焊缝内部温度和温度差,进而提升检测精度。2)该技术还能提升施工质量,减少焊接缝的残留应力,消除焊缝的拉伸应力,从而使施工过程更加稳定可靠。3)激光薄板焊接技术利用低温焊接技术,可大大降低焊接温度,更好地保护被检测材料,并且可以有效地抑制焊接烧伤,从而更好地保护材料。4)激光薄板焊接技术可有效控制焊接缝宽度,从而可以减少材料的消耗,节约材料成本,具有较好的经济效益。5)激光薄板焊接技术可以减少焊接残留物,减少因燃烧产生的污染,保证操作环境的洁净。6)激光薄板焊接技术可以实现自动化焊接,实现无损探伤,提升焊接效率,达到降本增效。

总之，激光焊接技术逐步被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造等行业,且适用于特种高强度金属材料的焊接,如钢筋、横梁、支撑等。在薄板的低温焊接方面,有独特的应用前景。此外,激光薄板焊接技术还可以用于制造精密的结构件,如高精度的压力容器、高强度的飞机零部件等,这些结构件的精度要求较高,而激光薄板焊接技术可满足这些需求。该焊接技术还可以用于管道制造,如石油管道、汽油管道、火箭发动机等,由于激光薄板焊接可以满足管道的耐高温、耐腐蚀、高强度的要求,因此,它在管道制造中的应用前景非常广阔。

参考文献：

[1]刘凯．浅谈激光焊接技术在薄板焊接上的应用.2021．

[2]王浩宇．浅析激光焊接技术在热轧结构钢焊接上的应用.2023.