薄板激光拼焊工艺研究

薄板拼接激光•电弧复合焊工艺研究汪彦钧（中船第九设计研究院工程有限公司，上海200090）摘要:对邮轮薄板焊接试验进行分析，获得薄板拼板对接激光-电弧复合焊最佳可控焊接工艺参数，并对采用激光-电弧复合焊工艺的薄板平面分段生产线的拼板压力架进行方案设计,建立仿真模型，从智能制造角度探讨了邮轮薄板生产线拼板压力架设备数字李生技术的应用可行性,更好地发挥了生产线的效能，减少了劳动负荷，提高了生产自动化和智能化程度°关键词:薄板;对接焊;激光-电弧复合焊;平面分段生产线;拼板压力架;数字李生中图分类号:U671.83文献标志码:BResearch on Thin Plates Splicing Laser Arc Hybrid Welding ProcessWang YanjunAbstracS:By a nalyzing cruise thin plate welding test,optirnum controlled welding parameters of thin plate splicing butt laser arc hybrid welding have been obtained,meanwhile pressure frame for plate splicing of thin plate plane sectiond production line applying laser arc hybrid welding has been conducted scheme design to set up sirnulation modeL Application feasibility of digital twin technique for plate splicing pressure frame on cruise thin plate production line has been discussed from intelligent manufacturing in order to enlarge production line efficiency, reduce labor loading and improve pooduction automation and intelligent degree.Key words:thin plate;butt welding;laser arc hybrid welding;plane sectional production line;pressure frame for plate splicing;digital twin激光-电弧复合焊能更完美地满足邮轮建造技术要求，已在我国船舶建造领域开始应用，但国产配套生产设备仍然极少,且智能化程度严重不足°由于邮轮整体舱室占船体结构比例大，占整个船舶约2T,其使用材料厚度以4~10mm薄板为主,和常规船舶有较大差异，故大型邮轮的生产建造流程不同于常规船舶的建造流程，需要重点考虑薄板加工变形量难以控制的特性，配置薄板专用生产装置（包括薄板的校正、预处理、切割、焊接、分段翻身等），建立薄板智能生产线，充分发挥自动化、智能化设备的生产能力，最大化节约建造工时和工人工作量，推进智能化在船厂内的推广速度°目前大型邮轮建造企业采用的薄板平面分段生产线大多出自国外企业，国内相关技术尚不成熟,仅无锡华联为中集来福士提供过一条生产线,但质量、效率以及智能化程度等各方面仍有欠缺,船厂仍大多以采购国外产品为主°本文以生产线中的拼板工位为突破口，研究探讨其部分关键技收稿日期：2020-10-23基金项目：大型邮轮创新工程（工信部装函[2017]614号）作者简介:汪彦钧（1975—）,男,高级工程师,主要从事船舶建造工艺设备设计方面的研究。

超薄不锈钢微激光焊接工艺优化研究以超薄不锈钢(SUS304)为研究对象，本文通过激光焊接工艺的优化，以解决SUS304板材的焊接缺陷和焊接强度低的问题，提高焊接质量。

为了优化超薄不锈钢激光焊接工艺，本文采用实验设计和正交设计的方法，确定不锈钢激光焊接工艺参数和焊接条件。

实验设计和正交设计将焊接参数分为3组，分别为焊接速度、层数和焊接强度。

实验采用四个变量，分别为焊接速度、层数、焊接强度和花孔形状，通过实验确定最优的工艺参数组合。

由实验结果可知，所优化的焊接参数为焊接速度为
1m/min，层数为4层，焊接强度为77.1MPa，花孔为1mm，此工艺的质量比传统工艺要高出14.06%。

焊接试验结果表明，优化后的SUS304超薄板焊接工艺可以满足焊接质量的要求，具有良好的焊接质量，包括花孔形状尺寸均匀，焊缝形状匀称，宽度较低，表面光洁无异物，焊缝外观无焊丝、焊裂和熔桥，焊接形貌无挤出、脉动等问题，实验结果证明，优化后的工艺参数对薄板的焊接强度有较大提高，满足需求。

综上所述，本文以超薄不锈钢为研究对象，以实验设计和正交设计的方法确定最佳焊接工艺参数，将焊接参数分为3组。

铝合金薄板激光填丝焊接技术激光填丝焊接铝合金不但可以保持激光焊固有的优点，如能量集中、变形小等，还可以降低对接焊时的间隙裕度，减少焊接缺陷，提高接头性能等，从而扩大铝合金薄板激光焊接在航空航天工业中的应用。

铝合金是航空航天工业中的主要结构材料，它不仅具有高比强度、高比模量、良好的断裂韧性、疲劳强度和较低的裂纹扩展速率，同时还具有优良的成形工艺性和良好的耐蚀性。

在民用飞机中，铝合金占结构材料重量百分比高达70% ~ 80%。

在新一代军用飞机中，由于复合材料和钛合金用量的增加，铝合金的用量有所减少，但高纯、高强、高韧的高性能铝合金用量却增加了。

苏-27飞机上铝合金约占全机结构重量的60%。

激光焊接具有能量集中、焊接变形小、焊缝质量优良、生产效率高等优点，此外激光的柔性更增加了焊接工艺的灵活性。

在飞机制造中，激光焊接可以实现飞机结构以焊代铆以及替代常规焊接方法提高焊缝质量。

因此对铝合金的激光焊接技术研究成为各国特别是航空航天制造工业界的焦点。

1激光焊接如果不填丝，将存在如下局限性：1.焊接接头的化学成份完全取决于母材，性能不能按要求进行调整;激光焊接铝合金时，低沸点元素容易蒸发造成接头性能下降。

2.激光焊接对接头间隙要求严格，自熔焊所允许的间隙量最大不超过板厚的10%。

在实际生产中，尤其对于航空航天工业，不可避免地会遇到对薄板的对接激光焊，当薄板厚度为1.2mm或者更薄时，对接焊的间隙要求很难满足。

如果对薄板采用曲面对接焊，这一间隙要求更难达到。

虽然通过机械加工可以使被焊工件的装配间隙符合要求，但这势必增加成本，更不利于激光焊接在工业生产中推广应用。

3.激光焊接铝合金时过程不稳定，焊缝成形不理想，且由于熔池中高反射率和低表面张力，将会导致焊缝缺陷，如焊塌、气孔和软化等。

同时，铝合金对气孔有最大的敏感性，而氢是铝及铝合金熔焊时产生气孔的主要原因。

氢之所以能使焊缝形成气孔，与其在铝及铝合金中溶解度的变化特性有关。

激光焊接技术在薄板焊接上的具体应用1. 引言1.1 激光焊接技术概述激光焊接技术是一种高效、高质量的焊接方法，通过激光束对焊接材料进行加热，达到熔接的目的。

相比传统焊接方法，激光焊接具有焊缝窄、熔深度大、变形小、速度快等优点。

激光焊接技术可以实现高精度、高质量的焊接，广泛应用于汽车、航空航天、电子、光电子等领域。

激光焊接技术的发展为薄板焊接提供了更加有效的解决方案，可以实现精密焊接，提高产品质量和生产效率。

随着激光焊接技术的不断进步，相信其在薄板焊接领域的应用将会越来越广泛，为相关行业带来更大的发展机遇。

1.2 薄板焊接的需求薄板焊接是指对厚度在0.1~3mm之间的薄板进行焊接，广泛应用于电子、汽车、航空航天等领域。

薄板焊接的需求主要有以下几个方面：1. 精度要求高：薄板焊接通常用于制造高精度的产品，如手机、平板电脑等，对焊接质量和精度要求很高。

2. 高效生产：薄板焊接通常用于大规模生产中，需要达到高效率和高产量。

3. 保护表面质量：由于薄板表面通常会经过各种表面处理，如喷涂、抛丸等，要求焊接过程不损坏表面质量。

4. 节约能源：薄板焊接通常需要在很短的时间内完成焊接，所以需要尽可能节约能源，提高生产效率。

薄板焊接的需求主要集中在焊接精度高、生产效率高、保护表面质量和节约能源等方面。

为了满足这些需求，激光焊接技术因其高精度、高效率、无接触性等优势，被广泛应用于薄板焊接领域。

2. 正文2.1 激光焊接在薄板焊接中的优势1. 高能度和高控制性：激光束具有高能量密度和高聚焦性，能够在瞬间将焊接接头加热到足够高的温度，实现快速熔合。

激光焊接具有极高的焊接控制性，可以通过调节功率、速度和焦距等参数来精确控制焊接过程，确保焊接质量。

2. 热影响区小：由于激光焊接的热输入高度集中，热影响区较小，可以减少热变形和裂纹的产生，适合对薄板材料进行高质量、高精度的焊接。

3. 无接触、无污染：激光焊接不需要物理接触焊接件，避免了接触传热引起的材料变质和氧化问题，同时不会产生焊渣和气泡，保证焊接接头的纯净度。

不锈钢薄板激光焊接工艺研究摘要：不锈钢薄板作为一种性能优越的节约型材料，广泛地应用于国民生产中的各个领域，具有良好的发展前景。

基于不锈钢薄板的重要性，研究其焊接工艺对促进不锈钢薄板产业的发展具有重要意义。

激光焊接技术由于具有高效率、质量可控性好、焊接精度高、热输入小、焊接热影响区小、焊接变形小、一次成型等优点，其应用领域逐步拓展到航空航天、汽车制造、微电子、工业生产、生物医疗器械等各个领域，针对不锈钢薄板的激光焊接进行了研究，分析了激光工艺参数对超薄不锈钢板焊接质量的影响。

结果表明，对于不锈钢薄板激光焊接，激光功率和焊接速度对焊缝成形影响很大。

在合适的工艺参数下，不锈钢薄板焊缝成形良好。

关键词：超薄不锈钢板；激光焊接；工艺随着现在电子工业的发展，超薄板的用途越来越广泛，激光具有光束质量好、功率密度高的特点，其光斑直径小和热输入量集中的优点使得焊缝宽度窄、焊接变形小，激光在需要精密焊接的场合得到越来越广泛的应用。

薄板焊接时对热输入很敏感，要防止薄板焊穿和变形；而不锈钢薄板线膨胀系数较大，其薄板焊接更为困难。

一些加热面积大的焊接方法不适合焊接薄板，焊接薄板时最好选用能量密度集中的焊接方法。

激光焊接热输入小，焊接速度快，非常适合薄板焊接。

针对厚度3mm 的不锈钢薄板焊接工艺展开研究，采用连续激光焊工艺焊接不锈钢薄板，研究其工艺过程的规律和特点。

一、不锈钢薄板常用的焊接技术目前，不锈钢压力容器生产企业，普遍采用的主要焊接方法均为成熟的焊接工艺。

1）MIG 焊。

MIG 焊主要用于焊接板厚大于3mm 的不锈钢，并且熔化极电弧焊焊接不锈钢时其保护气体主要用Ar+02，但混合气体配比较为困难。

[1]研究了SUS304 不锈钢MAG焊接头的组织与性能。

2）埋弧自动焊。

采用埋弧自动焊工艺对大直径不锈钢薄板低温容器进行焊接，焊接质量得到了有力的控制，焊接变形也控制在允许范围之内。

但因埋弧自动焊热输入大，熔池高温停留时间长，有促进不锈钢元素偏析和组织过热倾向，容易导致焊接热裂纹，同时焊接变形大。

TWIP钢薄板激光和TIG焊接行为研究的开题报告一、研究背景随着科技的不断发展，钢薄板在工业生产中的应用越来越广泛。

在加工过程中，一般采用激光焊接和TIG 焊接等技术。

这些技术的应用，可以提高钢薄板的加工效率，降低成本，并且可以提高产品的质量和性能。

但是，激光焊接和TIG 焊接的行为研究仍然需要进一步深入。

二、研究目的本研究的主要目的是针对TWIP 钢薄板激光焊接和TIG 焊接的行为进行系统研究，探索其加工特性和机理。

具体目标如下：1.探究TWIP钢薄板激光焊接和TIG 焊接的加工特性。

2.分析激光焊接和TIG 焊接两种技术的加工精度和效率。

3.研究TWIP钢薄板激光焊接和TIG 焊接过程中的物理和化学行为。

三、技术路线本论文主要采用实验和模拟相结合的研究方法，具体技术路线如下：1.收集TWIP 钢薄板材料的物理和化学参数数据。

2.利用仿真软件进行TWIP 钢薄板激光焊接和TIG 焊接过程的模拟。

3.通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析(XRD)、拉伸试验等方法检测焊接接头的微观结构和力学性能。

4.总结并分析实验结果，进一步探讨TWIP 钢薄板激光焊接和TIG焊接的机理。

四、预期成果本研究的预期成果如下：1.实验数据和分析结果，包括得到TWIP 钢薄板激光焊接和TIG 焊接的加工特性和机理。

2.通过实验和模拟的结果，确定最优化的加工条件，提高TWIP 钢薄板的加工质量、效率和机械强度。

3.为相关行业提供科学的TWIP 钢薄板加工参数和系统的技术指导。

五、研究意义本研究能够深入探讨TWIP 钢薄板激光焊接和TIG 焊接的机理，提高其加工质量和效率。

同时，本研究对激光焊接和TIG 焊接技术的发展具有积极的推进作用。

更重要的是，本研究成果可以为相关行业的产品加工提供科学依据和技术支持，促进TWIP 钢薄板行业的快速发展。

2024薄板铝合金激光拼焊工艺参数优化及电化学腐蚀性能研究的开题报告【摘要】该研究旨在优化2024薄板铝合金激光拼焊工艺参数并研究其电化学腐蚀性能，为工业生产提供技术支持。

首先，采用正交试验设计法确定最佳拼焊工艺参数，包括激光功率、扫描速度和焊接间距等。

接着，利用SEM和XRD等手段分析焊接界面的显微结构和组成成分等。

最后，使用电化学测试技术评估拼焊接头的耐腐蚀性能，包括腐蚀速率和腐蚀失重。

【关键词】2024铝合金；激光拼焊；工艺参数优化；电化学腐蚀性能【研究背景】2024铝合金是一种常用的高强度铝合金，具有良好的机械性能和广泛的应用前景。

由于其板材薄、结构复杂，传统的焊接方法往往会产生较大的变形、裂纹和气孔等缺陷，严重影响其性能和使用寿命。

激光拼焊技术因具有高速、高效、精度高等优点而逐渐成为一种重要的焊接手段。

然而，激光拼焊过程中存在参数复杂、焊接质量难以控制、焊缝强度和耐腐蚀性等问题，需要进一步研究和优化。

【研究内容】本研究将重点探索2024薄板铝合金激光拼焊工艺参数的优化及其电化学腐蚀性能。

具体研究内容包括：1.利用正交试验设计法确定最佳拼焊工艺参数，包括激光功率、扫描速度和焊接间距等。

分析各参数对焊缝形貌、组织结构和力学性能等的影响。

2.采用SEM和XRD等手段分析焊接界面的显微结构和组成成分等。

观察焊缝区域的金属断面、微观组织和相变等，探索影响焊接质量和性能的因素。

3.使用电化学测试技术评估拼焊接头的耐腐蚀性能，包括腐蚀速率和腐蚀失重。

探究焊缝与母材的差异、相互作用和保护膜的形成等。

【研究意义】本研究将为提高2024铝合金的焊接质量和工艺稳定性，推动激光拼焊技术的应用和发展提供基础性实验数据和科学依据。

同时，也有助于优化焊接工艺参数，提高拼焊接头的力学性能和耐腐蚀性，提高其在航空航天、汽车、舰船、电子等领域的应用价值。

钢薄板激光对接焊工艺研究杜洋,赵凯,时云,郝云波,朱忠良,侍倩（上海航天设备制造总厂有限公司，上海200245）摘要：针对A3钢薄板进行连续激光对接焊工艺实验，研究不同工艺参数对焊接成形质量的影响规律。

结果表明：随着激光功率的增加，焊接接头熔池宽度、深度及抗拉强度逐渐增加；随着焊接速度的增加，接头熔池宽度、深度降低及抗拉强度逐渐降低；离焦量对接头形貌及拉伸性能影响较小；焊缝间隙小于等于50μm时，接头抗拉强度基本保持不变，可实现有效焊接。

关键词：激光对接焊；A3钢；工艺参数；焊缝间隙中图分类号：TG456.7文献标志码：A文章编号：1001-2303（2020）01-0075-04 DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.01.13本文参考文献引用格式：杜洋，赵凯，时云，等.A3钢薄板激光对接焊工艺研究[J].电焊机，2020，50（1）：75-78.收稿日期:2019-05-17；修回日期:2019-12-20基金项目:国家自然科学基金青年基金（51705328）；上海市青年科技英才扬帆资助项目（17YF1408500）作者简介:杜洋（1993—），男，硕士，主要从事激光焊接工艺参数优化方面的研究。

E-mail：2357468977@qq.com。

0前言一些加热面积较大的焊接方式容易导致薄板焊穿和变形，因此需要选用能量密度更为集中的焊接方式。

激光焊接技术具有焊接速度快、热影响区小、焊接成形美观、深宽比较高等优点[1-3]，对于提高薄板的焊缝成形质量有着积极作用。

本文采用连续激光焊研究不同工艺参数对1.5mm A3钢薄板焊接成形件接头形貌及力学性能的影响规律，并得出最优焊接工艺参数。

1实验材料、设备及方法实验材料为A3钢薄板，尺寸200mm×50mm×1.5mm，实验时将2块薄板在长度方向上进行对接。

实验用设备为本单位自研的标准型千瓦级焊接设备（Kre-LW1000），采用美国IPG型光纤连续激光器，激光波长1060nm，光斑尺寸200μm，最大输出功率1kW。