激光焊接技術在船舶行業中的應用

技術是現代造船模式中的關鍵技術之一。在船體建造中，焊接工時、焊接成本約占船體建造總成本的40%左右。因此，船舶焊接技術水平和生產率直接影響船舶建造周期、生產成本、產品質量。

我國已是世界造船大國，但要成為造船強國，就一定要重視高效焊接技術的研發和應用。目前傳統的電弧焊方法依然是造船中主要的連接方法，但其會帶來明顯的焊接變形和大量的焊后矯形工作。激光焊接因其高能量密度而具有熱輸入量低、焊速高、熱影響區域窄、焊縫深寬比大焊接變形量極小等優點，是船舶焊接技術發展不可缺少的一種高效的焊接技術，尤其在船用鋁合金的焊接中有明顯優勢。

在船舶行業中，將激光焊接和電弧焊接兩種方法結合在一起，可有效提高焊接效率，依賴電弧寬的熔合區效應，可大大提高裝備間隙，同時可以通過填絲來改變焊縫組織性能，從而減少了船舶建造中焊前裝配的工作量和加工成本。

當前激光與電弧復合的形式主要有光纖或碟片激光器和TIG、MIG或等離子弧復合。在復合三種熱源的過程中，形成了一種增強適應性的焊接方法。不過這種結合也將激光的非接觸式焊接拉回了接觸式焊接方法類別。

激光電弧復合焊接原理圖

目前已經在EH36 高強鋼 10-18mm厚板焊接、鋁合金5-8mm中厚板單面焊接（不焊透型）、T型 20mm碳鋼板連接中取得了比較成熟的工藝應用。

EH36高強鋼主要應用在船舶制造行業，其在低溫下具有較高的強度、韌性和耐蝕性等綜合性能好，還能夠減輕船體自重，提高載荷等優點，適用于建造遠洋萬噸級以上的船舶殼體。

傳統的電弧焊接效率低下，焊縫表面易產生凹陷和咬邊缺陷，背面易形成焊瘤等缺陷。另外弧焊的熱輸入很大，穿透能力小，在焊接過程中不僅需要考慮變形控制的問題，還需要考慮焊后應力消除等問題。

10kw激光電弧復合焊接可以一次性穿透18mm的厚度，與傳統的弧焊相比，焊接效率遠遠超出預期，焊接工序也得到大力簡化。 

近年來，一些船體中開始引用鋁合金結構，特別是快艇、渡輪、巡邏船、豪華游艇等。相對于鋼結構，鋁合金船舶具有輕便、高速、靈活、節能等特點。鋁合金的密度小，強度高，但是鋁合金特殊的材質，使得激光焊接鋁合金薄板時成形還不錯，當焊接5mm以上的厚板時，因激光穿透形成的小孔極不穩定，導致焊接成形很差、存在氣孔等問題。通過加入電弧恰好能避免這些缺陷，電弧對鋁板的預熱，以及對光致等離子體的稀釋，能提高材料對激光的吸收率，以及激光穿透的穩定性。

激光電弧復合焊接兼有激光焊接和電弧焊接的優點，能滿足造船廠對裝配間隙的要求，焊接變形小且焊后矯形的工作量小，具有良好的綜合經濟性。尤其隨著鋁合金艦船的大量建造，激光電弧復合焊的優勢必將得到更好的體現，在船舶行業中的應用前景也將更廣闊。

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