014-闫德俊教授_佛山大学 _《手持激光焊新技术在船舶制造领域的应用研究》.pdf

1、汇报人:闫德俊广东省舰船先进焊接技术重点实验室2省焊接重点实验室发展历程1.原理概述3.船舶应用2.现有设备4.发展趋势 佛山大学教授、岭南学者、博士生导师 广东省舰船先进焊接技术重点实验室常务副主任 中国焊接协会造船与海洋工程专业委员会秘书长、广东省机械工程学会、自动化学会理事等 科技部、工信部、教育部、中国造船学会、中国焊接协会、广东省科技厅工信厅等科技人才评审专家“广东特支计划”、中国造船工程学会青年拔尖人才 国防科技进步二等奖、广东省人民政府科技进步二等奖等奖项20余项 论文100篇，编写行军标6项、团标7项、企标10项 承担科技部、军科委、科工局、工信部等项目30余项闫德俊焊接是我国

2、“强基”工程中的基础工艺之一，支撑国家建设及国防安全、不可替代。船舶是世界上焊缝最多最长的产品之一，由1-3万个零部件焊接而成，焊缝总长达100-500万米，焊接工作量巨大，约占船舶制造工时的35-60%。海洋工程现代焊接多学科交叉3视觉物化冶金控制材料机械电子省焊接重点实验室定位1.原理概述3.船舶应用2.现有设备4.发展趋势1.原理概述3.船舶应用2.现有设备汇报提纲4二、手 持 激 光 焊 现 有 设 备三、船 舶 手 持 激 光 焊 应 用四、未 来 展 望 与 发 展 趋 势一、手 持 激 光 焊 原 理 概 述4.发展趋势51.原理概述3.船舶应用2.现有设备4.发展趋势1.原理概

3、述手持激光焊是一种利用激光束高能量密度特性实现材料快速、精确焊接的技术。工作原理：激光束通过光学系统聚焦到非常小的点，形成高能量密度的光斑。当光斑照射到材料表面时，材料迅速吸收光能并转化为热能，使材料局部熔化并形成焊缝。可通过调整激光器的输出功率、光斑大小以及焊接速度等参数进行控制，以满足不同材料的焊接需求。配备了灵活的操作手柄，可方便地调整激光束的角度和位置，实现结构件的焊接。手持激光焊手持激光焊61.原理概述3.船舶应用2.现有设备4.发展趋势1.原理概述焊接速度快：激光能量集中，焊接速度远快于传统焊接方式，能够大大提高生产效率。热影响区小：对母材的热影响小，可有效减少焊接变形，对于船舶结

4、构件的精密焊接非常有利。操作简单：相较于传统焊接设备，手持激光焊操作简单，对焊工的技能水平要求较低，培训周期短。灵活性好：焊枪可个性化定制，能够适应各种狭小空间的焊接，对于船舶结构件中复杂部位的焊接具有独特优势。焊缝质量高：焊缝平整、美观，焊接强度高，能够满足船舶结构件的质量要求。手持激光焊手持激光焊71.原理概述3.船舶应用2.现有设备4.发展趋势1.原理概述随着光纤激光器技术日趋成熟、综合成本不断下降，手持激光焊日趋成熟，逐步抢占了部份传统电弧焊的市场。自2023年起，部分船厂开始探索手持激光焊的工艺可行性，直至2024年黄埔文冲船厂在行业内率先完成了工艺开发和设备优化，加速了手持激光焊在

5、船舶行业应用的步伐。光纤激光的光斑比较小，焊脚尺寸约1mm，本不适于船舶行业3mm以上焊脚要求，但运用振镜摆动光束原理以及摆动焊接头等技术，让光纤激光很好地实现船舶产品焊接。手持激光焊手持激光焊81.原理概述3.船舶应用2.现有设备4.发展趋势1.原理概述手持激光焊设备与激光-电弧复合焊设备相比：小巧、轻便、易于搬动，特别适合在船体制造车间内搬动，船体构件复杂，专机装备需要较大场地，灵活性差、设备投资大，手持激光焊设备与常用的TIG/MIG焊设备接近，而且越来越小型化。专机型激光-电弧复合焊装备，对焊缝装配精度要求非常高，前序下料加工、装配需要严格控制，手持激光焊设备的装配可以采用传统的人工形

6、式即可满足精度要求，受到施工人员的青睐。手持激光焊手持激光焊焊枪对比：轻、小、可手持设备对比：小、便捷、易搬动91.原理概述3.船舶应用2.现有设备4.发展趋势1.原理概述采用高速摄像技术分别进行了手持激光单丝平角焊、手持激光单丝立角焊、手持激光双丝焊及大型专机激光填丝焊平角焊进行了动态观察，发现熔池特征并无太大不同，主要是激光光源摆动方式差异，熔池大小相近，熔池形状有差异。手持激光焊手持激光焊手持单丝摆动平焊手持双丝摆动平焊手持单丝摆动立焊大型专机摆动平焊10 手持激光焊手持激光焊焊缝要求高：船舶行业比五金等行业要求高，焊缝焊脚尺寸、焊缝拍片合格率等有相关要求：焊脚尺寸要求3mm以上，焊缝拍