激光焊接是將以聚焦的激光束作為能量源,并且以足夠功率密度的激光照射到被焊材料的表面,通過材料表面吸收光能并轉化成熱能,使被焊材料出現熔化,冷卻凝固后實現被焊材料永久性連接,根據激光聚焦后不同的光斑功率密度,可分為熱導焊和深熔焊。
目前,國外激光焊接已經在大型豪華郵輪、高速滾裝客滾渡船以及先進艦船上應用,而我國激光技術還處在應用起步階段。
激光電弧復合焊接
目前,激光電弧復合焊接是船廠使用激光焊接的主要方式。
激光電弧復合焊是將激光和電弧兩種不同的熱源復合(圖1和圖2),共同作用于工件的同一位置。既發揮了兩種熱源的優勢,又補了各自的不足,因此,具有焊接速度快、單面焊雙面成形(圖3)、深寬比理想和裝配精度低等優勢,有助于可以降低焊接變形,提高制造精度。
圖1 中船十一所高功率激光電弧復合拼板焊接
圖2 船用鋼激光電弧復合焊接過程高速攝影
圖3 薄板激光電弧復合焊接對接焊縫成形
此外,擺動激光焊接(圖4)、環形光斑激光焊接,雙光束/三光束激光焊接和遠程激光焊接等新型激光焊接工藝已經在汽車、核電和新能源等行業廣泛應用。
圖4 擺動激光焊接頭
例如:擺動激光焊接是通過伺服電機控制兩個反射鏡的空間相對位置,從而控制激光的偏轉角度,進而實現激光束擺動路徑的加載。
擺動激光焊接具有提高焊接裝配間隙對激光參數的容差性,降低間隙對焊縫成形的影響,此外,在厚板焊接中能提高焊縫側邊熔合性,提高焊縫質量。
大厚板鈦合金窄間隙擺動激光熱絲焊焊縫,如圖5所示。
圖5 大厚板鈦合金窄間隙擺動激光熱絲焊焊縫
因此,隨著激光技術的高速發展,未來將會有更多先進的激光焊接技術應用于船舶建造中,從而提高薄板結構的焊接質量和焊接效率,滿足精益造船的需求。