004-魏武_宾采尔_《激光复合焊的创新设计和应用》.pdf

1、1激光电弧复合焊的创新设计和应用宾采尔-盖泽激光研究院 魏武-市场总监 CONTENTS01.02.03.04.激光电弧复合焊发展历程激光电弧复合焊机理&工艺研究激光复合焊的工程应用宾采尔激光复合焊的创新激光电弧复合焊发展历程01由于激光价格极贵，1KW=2百万，所以主要用CO2激光器，最大10KW光纤激光器当时最大2千万。光纤与碟片激光器降价，1KW=1百万，CO2激光器大批量降低，光纤 与碟片普及，最大功率6KW。国产激光器飞速发展，国内激光器突破了6KW功率，进口激光器1KW=50万。光纤成为主流国产激光器突破20KW，稳定性与光束质量变优，可以结合电弧焊接应用。2004年之前年之前20

2、06年到年到2010年年2010年到年到2018年年2019年到现在年到现在 激光功率的发展历程激光功率的发展历程激光电弧复合焊的分类激光电弧复合焊的分类按照复合的方式：旁轴复合 同轴复合按照焊接方法：L-GMAWL-TIG L-等离子旁轴复合同轴复合激光复合焊机理激光复合焊机理&工艺力学研究工艺力学研究02激光与电弧相互作用机理熔滴过渡特征激光与电弧相互作用机理熔滴过渡特征“双导电机制”稳弧 1.电弧中心区辐射强度增强 2.电子温度及电子密度增加 3.电弧的能量向熔池表面方向集中，熔池流速增加激光激光-电弧复合焊接技术原理电弧复合焊接技术原理图3 等离子体能量监控：（a）焊接电流 160 A

3、,电弧电压 26.0 V,焊接速度1.0 m/min,（b）焊接电流 160 A,电弧电压 26.0 V,焊接速度1.0 m/min,光丝间距2 mm,激光功率 2 kW（a）（b）（a）（b）图1 CO2气体保护焊短路波形图（I=50 A v=1.5 m/min）：（a）电弧焊，（b）1200 W激光复合图2 不同功率激光器中电压的概率密度分布图4 不同功率激光器中放电通道的形态焊缝背面成形焊缝背面成形-高强钢（高强钢（1700MPa）激光复合焊）激光复合焊 T形焊缝成形复合焊5mm+5mm T 形复合焊缝3mm+3mm 5mm+5mm（单面焊）（单面焊）复合焊可在1.0m/min1.5m/

4、min的焊接速度下实现3-5mm高强钢T型接头的单面焊双面成型，常规的MAG焊难于实现焊缝成形焊缝成形-高强钢（高强钢（1700MPa）激光复合焊激光复合焊角焊缝复合焊3mm+5mm（1104mm+4mm（1004mm+4mm 904mm+6mm（1206mm+5mm（1104mm+4mm（1004mm+5mm（1104mm+5mm（120）（）钝边变化：钝边变化：4mm-8mm均可以实现良好的单面均可以实现良好的单面焊双面成形，这是常规焊双面成形，这是常规MAG焊接难以实焊接难以实现的。现的。板厚：45mm,P=5kW v=0.5m/min,I=200A4mm8mm6mm成形适应性（钝边成形

5、适应性（钝边）NM400（1400MPa）复合焊接）复合焊接焊接变形焊接变形 铝合金（铝合金（5A06)脉冲脉冲MIG 焊焊焊接电流：焊接速度：激光复合激光复合焊焊焊接电流：激光功率：焊接速度：激光激光焊焊 激光功率：15A1850W1m/min2000W75A1m/min 板材厚度：2mm 焊接变形焊接变形高强钢（高强钢（1700MPa)对于对于5mm+5mm对接焊试对接焊试板，复 合 焊 的 变 形 量 与板，复 合 焊 的 变 形 量 与 MAG焊相比可焊相比可降低降低40%以以 上上。测量点1复合焊复合焊测量点2测量点3测量点1测量点2测量点3MAG焊焊复合MAG测量点16.5mm测量

6、点2 测量点36.5 mm5mm10.5 mm8.7mm5mm对接焊变形量对比对接焊变形量对比MAG复合复合10.4mm热损伤热损伤高强钢（高强钢（1700MPa)焊缝横截面及HAZ分析 与MAG焊相比，复合焊热损伤低，其接头的热影响区宽度仅为MAG焊的30%左右，粗晶区宽度则仅为MAG焊的1/10左右。复合焊MAG焊MAG焊：复合焊：3mm 4.8 mm 2.1 mm 0.6 kJ/mm 1.4 mm 0.2 mm 0.29 kJ/mmHAZ宽度宽度粗晶区宽度粗晶区宽度 焊接热输入焊接热输入HAZ宽度宽度粗晶区宽度粗晶区宽度 焊接热输入焊接热输入板厚：裂纹敏感性裂纹敏感性-高强钢（高强钢（9