激光电弧复合热源焊接技术在船舶行业中的应用

船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一。在船体建造中，焊接工时、焊接成本约占船体建造总成本的40%左右。因此，船舶焊接技术水平和生产率直接影响船舶建造周期、生产成本、产品质量。

我国已是世界造船大国，但要成为造船强国，就一定要重视高效焊接技术的研发和应用。目前传统的电弧焊方法依然是造船中主要的连接方法，但其会带来明显的焊接变形和大量的焊后矫形工作。激光焊接因其高能量密度而具有热输入量低、焊速高、热影响区域窄、焊缝深宽比大焊接变形量极小等优点，是船舶焊接技术发展不可缺少的一种高效的焊接技术，尤其在船用铝合金的焊接中有明显优势。

在船舶行业中，将激光焊接和电弧焊接两种方法结合在一起，可有效提高焊接效率，依赖电弧宽的熔合区效应，可大大提高装备间隙，同时可以通过填丝来改变焊缝组织性能，从而减少了船舶建造中焊前装配的工作量和加工成本。

船体结构件激光电弧复合焊接

当前激光与电弧复合的形式主要有光纤或碟片激光器和TIG、MIG或等离子弧复合。在复合三种热源的过程中，形成了一种增强适应性的焊接方法。不过这种结合也将激光的非接触式焊接拉回了接触式焊接方法类别。

激光电弧复合焊接原理图

中科煜宸目前已经在EH36 高强钢 10-18mm厚板焊接、铝合金5-8mm中厚板单面焊接（不焊透型）、T型 20mm碳钢板连接中取得了比较成熟的工艺应用。

EH36高强钢主要应用在船舶制造行业，其在低温下具有较高的强度、韧性和耐蚀性等综合性能好，还能够减轻船体自重，提高载荷等优点，适用于建造远洋万吨级以上的船舶壳体。

传统的电弧焊接效率低下，焊缝表面易产生凹陷和咬边缺陷，背面易形成焊瘤等缺陷。另外弧焊的热输入很大，穿透能力小，在焊接过程中不仅需要考虑变形控制的问题，还需要考虑焊后应力消除等问题。

10kw激光电弧复合焊接可以一次性穿透18mm的厚度，与传统的弧焊相比，焊接效率远远超出预期，焊接工序也得到大力简化。

近年来，一些船体中开始引用铝合金结构，特别是快艇、渡轮、巡逻船、豪华游艇等。相对于钢结构，铝合金船舶具有轻便、高速、灵活、节能等特点。铝合金的密度小，强度高，但是铝合金特殊的材质，使得激光焊接铝合金薄板时成形还不错，当焊接5mm以上的厚板时，因激光穿透形成的小孔极不稳定，导致焊接成形很差、存在气孔等问题。通过加入电弧恰好能避免这些缺陷，电弧对铝板的预热，以及对光致等离子体的稀释，能提高材料对激光的吸收率，以及激光穿透的稳定性。