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需求背景

 激光焊接技术作为一种新型焊接方法，有着能量密度高、焊接速度快、焊接热影响区小、焊后冷却速度快、残余内应力低和焊件不易变形的诸多优点，但激光焊接要求结构件的装配精度较高，焊前装配工作强度提高，工作效率下降。激光-MIG 复合焊接技术结合了MIG 焊和激光焊的优点，它既具有激光焊高穿透率、低热输入的优势，还能通过电弧有效解决拼缝间隙要求过高的问题。在传统钢铁材料过程中表现出明显的技术优势，但由于铝镁合金、铜镍合金、钛合金等轻量化高强度有色金属材料较低的密度和熔点、高热导率、较大热膨胀系数、高电导率、化学性质活泼等共性，在实际焊接过程存在以下“卡脖子”共性技术难题：

（1）有色金属焊前表面附着结合强度较高的氧化膜，难以利用传统酸洗方法去除大型结构件表层氧化膜，氧化膜会阻碍熔池传热过程,易形成台阶状焊缝轮廓和夹层气孔；

（2）有色金属焊接过程中极易形成高熔点氧化膜，不仅会造成焊接接头夹渣，而且氧化膜还会吸附水分，促使焊缝生成气孔；

（3）有色金属合金热膨胀系数大，导热系数高，焊接过程中会发生较大幅度膨胀，焊缝热应力大，诱导焊接热裂纹发生；焊件冷却后产生较大的残余应力，后期使用过程中诱发冷裂纹产生，降低使用寿命。

需解决的主要技术难题

船用高强度有色金属焊接中应用激光-MIG复合焊接技术需要解决的主要问题包括：

1. 激光-MIG复合焊接参数的优化：需要确定合适的激光功率、激光束聚焦直径、激光与MIG焊接电弧的相对位置等参数，以实现最佳的焊接效果和焊缝质量。

2. 材料熔深和熔宽的控制：船用高强度有色金属焊接要求焊缝具有一定的熔深和熔宽，但过大的熔深和熔宽会导致焊缝变形和热影响区扩大。因此，需要通过调整激光和MIG焊接电弧的功率和速度，控制焊缝的熔深和熔宽。

3. 焊接接头的准备和预处理：船用高强度有色金属焊接通常需要对接头进行预处理，如去除氧化层、清洁表面、调整接头间隙等。激光-MIG复合焊接技术需要解决如何更好地进行接头的准备和预处理，以提高焊接质量和焊缝强度。

4. 焊接过程中的气体保护和熔池控制：激光-MIG复合焊接过程中需要提供适当的气体保护，以防止焊缝氧化和污染。同时，还需要控制熔池的形成和流动，以确保焊缝的均匀性和稳定性。

5. 焊接残余应力和变形的控制：船用高强度有色金属焊接过程中会产生焊接残余应力和变形，这会对船体结构的强度和稳定性造成影响。激光-MIG复合焊接技术需要解决如何减小焊接残余应力和控制焊接变形的问题。

6. 焊接工艺的稳定性和可靠性：船用高强度有色金属焊接要求焊缝具有高的强度和可靠性，激光-MIG复合焊接技术需要解决如何提高焊缝的强度和可靠性，并确保焊接工艺的稳定性和一致性。

总之，激光-MIG复合焊接在船用高强度有色金属焊接中的应用技术开发需要解决的主要问题包括参数优化、熔深和熔宽控制、接头准备和预处理、气体保护和熔池控制、残余应力和变形控制，以及焊接工艺的稳定性和可靠性等。

期望实现的主要技术目标

1）围绕高强度铝镁合金船体结构、B10/B30铜镍合金流体管材、钛合金船体结构和流体管材、不锈钢系列船体结构和流体管材，***厚度普通碳钢船体结构和流体管材，开展工艺冗余范围试验、焊接接头组织分析、焊接接头性能评测，制定相应的激光&激光-MIG焊接工艺规范和标准，建立相应的工艺参数-焊缝成形-组织性能工艺库。

（2）从光学原理、材料性能、机械装备、控制方法等方面入手，搭建面向有色金属焊接的激光-电弧复合焊接成套装备，并在船舶制造业中实施产业化应用。

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