基于激光小孔效应的高功率激光电弧耦合增强的多位姿及双面对称焊接技术研究

发布时间: 2022-07-27

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术转让

成果类型：发明专利

行业领域：

高技术服务业

成果介绍

项目开发了基于激光小孔效应的高功率激光电弧耦合增强的复合焊接新方法，揭示了激光诱导电弧的复合热源能量耦合与精确调控机理。研究了高功率激光电弧复合多位姿及双面对称焊接过程中的一体化复合焊炬运动控制机制、焊缝自动跟踪和焊接质量实时监控及反馈系统。分析了高功率激光电弧耦合增强打底焊接过程中激光小孔和熔池的动态稳定性，阐明了不同焊接位置重力作用方向及大小对熔池内液态金属流动的影响规律。研究了高速焊接条件下焊缝缺陷形成机理和接头应力分布特征，设计了双面对称焊接工艺方法，突破了热应力调控技术、焊接变形精度控制技术，形成了船舶大型复杂构件中厚板圆周环缝、纵缝以及对接焊缝、角接焊缝的高效激光电弧复合多位姿及双面对称焊接工艺数据库。

成果亮点

基于高能激光-电弧耦合增强效应和双侧精密同步焊接的船用中厚板结构激光电弧复合焊接高效熔透及低变形控制技术。针对舰船大型复杂构件制造中高强钢、不锈钢、钛合金等多材料焊接特性及低变形高效熔透控制需求，本项目提出了双侧激光电弧复合同步焊接新工艺和基于高能激光电弧强耦合协同的高效熔透控制技术，在传统激光MIG、激光TIG复合工艺基础上，集成应用双焦点激光、摆动激光等先进技术，实现自主工艺研究对国外激光复合焊接工艺体系的拓展，国内首次建立了船舶制造激光电弧复合焊接全工艺体系。应用双面同步激光电弧复合焊使22mm高强钢对接接头一次双侧单道全熔透焊接，相比一般单面激光电弧复合焊效率提升50%，变形量减少40%。应用激光电弧协同耦合增强效应，可焊接钢板厚度可达60mm，超过国外Meyer船厂的35mm水平。

团队介绍

研究团队有包括716研究所的王纪潼在内的多名行业内一流专家，团队拥有多项自主知识产权，申请发明专利26项，已授权18项，授权实用新型专利1项；发表论文8篇，其中EI论文6篇；登记软件著作权1项；起草并发布企业标准1项。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”高端装备产业科技服务团 (中国造船工程学会) 评价时间：2022-07-30

李龙

702所

高级工程师

综合评价

项目核心技术成果解决了船舶行业大型复杂构件焊接任务操作空间大、焊接工艺要求复杂、焊接质量要求高、生产效率低下、人工焊接质量不稳定等难题，研制的面向大型复杂构件多机协同高功率激光电弧复合柔性焊接工艺装备已在中国船舶重工集团公司第七二五研究所、山东能源重装集团大族再制造有限公司等进行了应用，实现了船舶大型复杂构件的高效自动化焊接，焊缝成型美观，焊接质量检测合格，人力成本大大降低。并先后与渤海造船厂集团有限公司针对水下装备耐压分段焊接、与宜昌船舶柴油机有限公司针对大型船舶柴油机分段焊接等签订了研制合同。建议推广。

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