激光焊接介绍

激光及激光-电弧复合焊接特点与传统电弧焊相比，激光焊接具有以下特点：1.速度高2.焊缝深宽比大3.热输入低4.变形小5.自动化程度高6.精度高1.等离子云；2.熔融金属3.激光匙孔；4.焊接熔深热导焊深熔焊2激光焊接激光-电弧复合焊接激光切割的特点1.可以切割任何材料（金属、非金属）；2.切割质量高，切口表面质量可达到机械加工的中等程度3.可以实现平面、空间曲面、复杂图形的切割；4.切割速度快、生产效率高；31.工作气体2.切割嘴3.切割嘴至工件距离4.切割速度5.熔融金属6.挂渣7.切割粗糙度8.热影响区9.切口宽度3D切割30mm厚钢板切割4应用领域•车辆•列车•油气管道•压力容器•造船•航空航天•核电A380Ariane5火箭MeyerWerft船厂游轮新奥迪A8高速列车Vietz公司管道复合焊接系统压力容器AP1000核电站激光焊接的工业应用5车辆行业新奥迪A8顶梁上各种规格和型式的激光-电弧复合焊接接头，焊缝总长4.5m。克莱斯勒C级（204系列）轿车轴部件，复合焊接速度4.5m/min。奥迪车门焊缝总量MIG焊7条焊缝(380mm)激光焊11条焊缝(1030mm)复合焊48条焊缝(3570mm)总长4980mm6•激光-电弧复合焊接列车的矿石车厢与平台，可焊接8m×3m的高强钢板，厚度在2-8mm之间。•大大减少变形，提高强度，减少自重。(瑞典Duroc铁路公司)铁道车辆铝合金壁板高速列车铝合金蜂窝板车辆行业（2008，英国TWI）油气管道72002年，德国ILT采用激光-电弧复合焊接壁厚为2.4-14.4mm不锈钢管。与传统焊接相比，焊接速度提高10倍。美国爱迪生焊接研究所管道复合焊压力容器8激光-电弧复合焊接复杂三维曲面氮化钢球体压力容器。（CRISMPrometeyStateResearchCenter）2000,FrankRoland,LaserWeldedSandwichPanelsfortheShipbuildingIndustry船舶行业9三明治轻质结构激光焊接船舶行业10三明治轻质结构激光焊接主结构甲板墙体/舱壁楼梯平台装配船舶配件1995-2000年，12艘船采用激光焊三明治板，共约15000m2。德国Meyer船厂大型船甲板2000,FrankRoland,LaserWeldedSandwichPanelsfortheShipbuildingIndustry船舶行业11美国海军金属研究中心美国CVN78航母采用激光焊三明治板，每年节约260万美元。2008,JohnU.Carney,AdvancedMetalworkingSolutionsCVN78航母激光焊三明治板船舶行业122013,Ing.U.Reisgen,RWTHAachenUniversity德国Meyer船厂1795年成立，1994年开始使用激光焊接技术，欧洲最大的激光加工中心，6台激光器。德国Meyer船厂激光加工中心船舶行业1310m长激光-电弧复合平板对接焊生产线激光器：CO2(TLF12000turbo)材料：AH36焊丝：G3Si1，直径1.2mm厚度：12mm坡口：等离子切割2013,Ing.U.Reisgen,RWTHAachenUniversity德国Meyer船厂德国Meyer船厂共900km长角焊缝，其中激光复合焊焊缝长450km。船舶行业14船舶行业1510kW光纤激光器KUKA30HA机器人光纤激光-电弧复合焊接船板德国Meyer船厂船舶行业16德国Rostock船厂2008,ULFJASNAU,High-powerfibrelaserinshipbuilding德国KvaernerWarnowWerft船厂芬兰Aker船厂丹麦Odense船厂国外各大造船厂已建立激光-电弧复合焊接生产线。船舶行业17俄罗斯船舶制造与维修中心和德国IMG公司激光切割，激光-电弧复合焊接生产线（激光功率:16kW）20mm厚板激光-电弧复合焊接与传统焊接方法相比，应用激光-电弧复合焊接，船体制造成本降低30%。2014,V.M.Levshakov,High-productionlaserandplasmaweldingtechnologiesforhigh-speedvesselsproduction机器人激光切割，激光-电弧复合焊接临仕在船舶行业的研究基础18激光-电弧复合双面焊接1.5m长焊缝（45mm厚高强钢）焊接原理与系统临仕在船舶行业的研究基础19激光-电弧复合双面焊接X射线、超声、磁粉、渗透4种无损检测结果：I级焊缝临仕在船舶行业的研究基础20激光-电弧复合双面焊接接头整体拉伸断裂试样-60-50-40-30-20-1000306090120150180210Impactfractureabsorbedenergy(J)Temperature(?)BasemetalMiddleofweldLeftandrightsideofweld1）接头整体拉伸，试样断裂于母材；2）-50℃焊缝冲击吸收功大于27J(满足焊缝质量要求)。母材与焊缝金属冲击性能27J航空航天21机身壁板焊接发动机叶片修复飞行舵翼焊接燃料贮箱加强筋条焊接发动机前后冷气管焊接机身壁板蒙皮与桁条结构激光焊接22传统铆接激光焊接以焊接代替铆接减轻重量。机身壁板蒙皮与桁条结构激光焊接23AirbusA380：减重5%~10%；降低成本15%。空客公司机身壁板激光焊接使用情况24A318:2个面板,激光焊缝总长110米A380:8个面板,激光焊缝总长650米A340:14个面板,激光焊缝总长798米A350:18个面板,激光焊缝总长1000米(焊接速度:4~10m/min)空客公司机身壁板激光焊接系统25德国Premium_AEROTEC德国亥姆赫兹机身壁板激光焊接系统26航空发动机精密构件27BALLIUMTC,Belgium激光切割与焊接一体化加工(2.5kWlaser)航空发动机精密构件28GE公司采用激光焊接喷气发动机的导流板和导向叶片，有效地解决了镍基合金小型零件激光焊接变形与裂纹等问题，并用6kW的CO2激光设备焊接喷气发动机燃烧室衬套。航空航天部件29德国PremiumAEROTEC公司已将激光焊接技术用于航空复杂钛合金、铝合金弯管的焊接。激光焊接修复航空发动机叶片30成本低：激光焊接修复叶片的成本仅为新叶片的1/5；性能可靠：该公司已经修复了100万片的涡轮叶片，并且修复的叶片已累计飞行2千万个飞行小时。美国霍尼韦尔公司已经成功将激光焊接技术用于AvroRJ支线喷气系列飞机发动机LF507的叶片修理。对一台商用发动机，修复其低压涡轮叶片可以比更换新叶片节约18万美元。英国罗-罗公司德国MTU公司航空航天31Ariane5火箭喷嘴激光焊接系统(德国Astrium的Ottobrunn厂)临仕在航空航天行业的研究基础32密集槽道水冷壁结构示意图难点1)异种材料焊接（GH3128与06Cr19Ni10）;2)焊接变形控制;3)空间曲面焊接；4)焊前装配精度小于0.1mm；5)焊接路径识别（蒙皮骨架结构）。曲面密集槽道水冷壁结构示意图1)GH3128导热板壁厚0.8mm；2)焊缝间距1mm；3)约40条密集焊缝；4)焊后，总厚度铣至3.6mm。材料与要求核电33燃料棒格架焊接燃料棒格架激光焊接342013,WangTao,PulsedlaserspotweldingofintersectionpointsforZircaloy-4spacergridassembly核燃料棒格架格架激光焊接内条带外条带条带相交处点焊接头方法：真空脉冲激光点焊材料：Zr合金核废料箱体激光切割35问题：1）放射性材料存储成本与其体积成正比；2）估计需要50万英镑处理每个核废料箱体；3）约2500个箱体存储在英国的塞拉菲尔德。2015,PaulHilton,Progressintheuseoflasercuttingindecommissioning塞拉菲尔德核废料存储解决方案：激光切割采用激光切割，需要10万英镑处理每个核废料箱体核废料箱体激光切割362015,PaulHilton,Progressintheuseoflasercuttingindecommissioning2014年11月，激光切割技术成功应用于英国HinkleyPointA核电站核废料箱体处理。HinkleyPointA核电站临仕在核电厚板激光焊接中的基础研究374条SA508核电材料对接焊缝满足英标和美标要求。9passes（BSENISO13919-1:1997andtheASMEIXQW191:2013standards.）SA508临仕在核电厚板激光焊接中的基础研究38SA508激光焊焊缝残余应力中子衍射测量残余应力Contourmethod残余应力临仕在核电厚板激光焊接中的基础研究39SA508激光焊焊缝热处理后残余应力最高残余拉应力约为120Mpa800Mpa减至120Mpa临仕在核电厚板激光焊接中的基础研究40SA508激光焊焊缝硬度41习近平主席特使、中共中央政治局委员、中央政法委书记孟建柱2015年7月1日访问英国曼切斯特大学我司冯杰才博士讲解及演示激光焊接谢谢