高效优质的船舶焊接技术:实现我国船舶工业转型升级的关键因素

   日期:2024-11-05     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:283    
核心提示:在当今的轨道交通、船舶制造等行业,中、大厚度的钢板焊接需求越来越多。电弧焊接时有焊丝填充,并且焊丝种类可以选择,所以可以针对母材本身的性能缺陷,选择合适的焊丝添加到焊接过程中,从而在微观层面上对焊缝的抗裂性、抗疲劳性、耐蚀性、耐磨性等方面进行有目的性的改善。

当今的轨道交通、造船等行业,对中、大厚度钢板的焊接需求日益增加。近年来,为促进我国船舶工业发展,国家相继出台优先发展高技术船舶、高附加值船舶、加快船舶工业转型升级等政策而世界造船的趋势也在向规模化、多元化、高端化发展。焊接技术是船舶加工制造和船舶工业发展的关键技术。焊接工时约占造船总工时的30%至40%。焊接生产效率和焊接质量直接影响船舶加工制造的生产周期、成本和船体质量。因此,高效、优质的船舶焊接技术是实现我国船舶工业转型升级的重要因素,也是提高我国船舶企业国际竞争力的重要因素。

此外,随着我​​国铁路列车产业的快速发展和列车的不断提速,转向架作为轨道车辆的重要组成部分,承载着更大的动载荷,这对转向架技术提出了更高的要求。转向架构架的设计必须不断开发和改进材料和工艺,以满足性能要求。焊接接头的质量已成为保证转向架构架质量的重要环节之一。因此,更加优化的焊接方法是必要条件。

激光电弧复合焊应运而生

激光电弧复合焊作为一种新型焊接技术,采用激光和电弧作为双热源,同时作用于同一熔池,形成激光引导的稳定电弧。电弧提高了金属的激光吸收率,增强了熔滴的传递和桥接。一种能充分发挥激光焊和电弧焊优点并弥补各自缺点的焊接方法。特别是在中、大厚度材料的焊接中钢结构中厚板焊接方法,复合焊接技术具有更大的优势。由于传统的焊接方法存在接头强度低、效率低、变形严重、焊接材料消耗大等缺点;而单激光焊接也存在接头装配工艺要求高、焊接能力受激光功率限制等缺点。大、桥接能力差、焊缝咬边严重等。

钢结构钢板焊接要求_不同厚度钢板焊接工艺_钢结构中厚板焊接方法

激光-电弧复合焊作为一种新型焊接方法,具有以下三个显着特点:

1)提高能量利用率,增加焊缝熔深和焊接速度;

2)降低工件装配要求;

3)提高焊缝质量,改善焊缝成型;

激光电弧复合焊可实现1+1>2

激光-电弧复合焊的形式有多种,包括激光-MAG/MIG复合焊、激光-TIG复合焊、激光-等离子弧复合焊等。其中,现阶段常用的激光光源是光纤激光器和半导体激光器。例如锐科连续光纤激光器4000W、6000W和光纤输出半导体激光器4000W。

钢结构钢板焊接要求_不同厚度钢板焊接工艺_钢结构中厚板焊接方法

激光-MAG复合焊有两种焊接热源,即激光和MAG电弧。作为单一热源进行焊接时,可形成有效的熔池,但熔池的特点有所不同:激光焊接熔池的特点是“深而窄”,开口面积小,深度大,不利于焊缝成型; MAG弧焊熔池的特点是“浅而宽”,开口面积大、深度小,有利于焊缝成型,桥接能力强。在激光-MAG复合焊接过程中,两个热源同时作用于母材。两个热源之间存在着相互影响,两个熔池之间也存在着相互影响,最终会形成新的复合熔池。这种复合熔池既具有激光熔池的“大深度”,又具有电弧熔池的“大面积”。该复合材料熔池深度大,焊缝成型好,桥接能力强。同时,由于MAG焊有焊丝填充,并且可以选择焊丝的种类钢结构中厚板焊接方法,因此可以根据母材本身的性能缺陷,选择合适的焊丝并添加到焊缝中。焊接工艺,从而在微观层面上提高焊缝的抗裂性、抗疲劳性和耐腐蚀性。 、耐磨性等方面进行有针对性的改进。另外,在整个焊接过程中,有两个热源作用于母材。它们之间的相互影响可以增加穿透深度,达到“1+1>2”的效果。因此,激光-电弧复合焊的单一熔点熔深能力将显着提高。最后,激光电弧复合焊可以实现多道次叠焊和大厚度材料的焊接,并且由于电弧的作用,上下焊道和侧壁的熔合能力非常强。

应用范围广泛

随着激光电弧复合焊技术的发展,其应用范围越来越广泛,尤其是在国外,但在国内应用很少。其前景广阔。其主要应用领域如下:

1)造船业

在所有制造业中,造船业是激光-电弧复合焊接技术的最大受益者。为了保持在高附加值造船业的优势,欧洲一些船厂广泛采用激光-电弧复合焊接技术,大大提高了厚板焊接应用中的焊接质量和生产效率。典型的例子是德国迈耶船厂采用激光-电弧复合焊方法进行船舶焊接。

德国率先将激光电弧复合焊接技术应用于汽车车门、侧板等部件的连接制造。学者Graf T等在国际汽车焊接论坛上报告《激光混合焊接在大众、奥迪轿车上的应用[C]》 据悉,大众辉腾轿车的前门上有66个焊缝,总长度为4.98m,其中激光电弧复合焊缝48处;奥迪A8轿车车身框架复合焊接总长度达到4.5m。

新能源汽车蓬勃发展,其动力核心是动力电池。为了减轻整车的重量,动力电池托盘一般采用铝合金材质。托盘组装焊接而成,每个托盘有数十处焊缝。 ,且焊缝强度要求高,焊接效率要求高。传统的电弧焊和常规的激光焊很难满足要求,而激光-电弧复合焊就是很好地满足需求的连接方法。

3)石化行业

根据对输油管道激光-MAG电弧复合焊工艺的研究发现,与焊后单独使用激光作为热源相比,激光-电弧复合焊可增加熔深20%,焊接工艺比较稳定,有少量飞溅。焊缝成型良好,熔宽比良好,无咬边、未熔合等焊接缺陷。焊接后经X射线探伤将气孔控制在一定范围内,不影响焊接接头质量,满足工程要求。

激光-MIG 复合焊用于焊接油罐。由于激光的加入,焊缝熔深得到了很大的提高,可以进行单面焊接,避免双面焊接带来的不便。不仅焊缝质量得到了提升,而且在提高焊接效率和产能方面也取得了巨大突破。目前,激光-电弧复合焊已广泛应用于德国油罐制造行业。

4)航空航天领域

在航空航天领域,激光-MIG/MAG电弧复合焊技术也开始应用于中厚板和高强钢的焊接,实现7mm厚3CrMnSiA免预热激光-MAG电弧复合焊,极大地提高了焊接质量。降低了工人的劳动强度,提高了焊接生产效率。

 
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