激光等離子復(fù)合焊接的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用

近年來，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，為節(jié)省車體的驅(qū)動(dòng)能量，汽車輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。民用車、高鐵車體等為減輕自身重量，大量使用鋁合金型材和板材，而此類材料常用的連接方法之一是激光焊接。

激光等離子同軸復(fù)合焊接技術(shù)是將激光和等離子電弧兩種高能束焊接方法結(jié)合在一起，形成一種新型的高能量密度熱源，進(jìn)行多種金屬材料焊接的新方法。該技術(shù)具有激光和等離子體單獨(dú)焊接的優(yōu)點(diǎn)，在克服了單激光焊接焊縫殘余應(yīng)力高、焊縫氣孔缺陷多等缺點(diǎn)的同時(shí)，也克服了等離子體電弧焊接效率低、工件熱變形大的弱點(diǎn)。

激光等離子復(fù)合焊接技術(shù)適應(yīng)的接頭型式有對(duì)接焊、搭接焊、疊焊（縫焊）、搭接對(duì)接組合等多種方式。對(duì)接焊是一種極為常見的接頭形式，普遍用于板材之間的連接。從力學(xué)角度看是較理想的接頭型式，受力狀況較好，應(yīng)力集中較小，能承受較大的靜載荷或動(dòng)載荷，是焊接結(jié)構(gòu)中采用最多的一種接頭型式。但這種方式對(duì)焊接過程的熱量輸入要求相對(duì)嚴(yán)格，普通焊接方法極易造成熱輸入過高導(dǎo)致構(gòu)件變形，而激光等離子復(fù)合焊接技術(shù)的熱輸入量總體較?。ㄝ^高的焊接速度決定了單位時(shí)間內(nèi)熱輸入量?。?，不易產(chǎn)生變形，且焊接質(zhì)量好，對(duì)間隙適應(yīng)性要求比單束激光焊接大好幾倍，適用于薄板的對(duì)接焊縫。

而搭接焊則是指一板放在另一板上焊接，焊接后不在一個(gè)平面上的焊接結(jié)構(gòu)。這類方式在汽車白車身焊接上較為常用。由于鋁合金對(duì)激光的反射率高，材料的導(dǎo)熱率高，使得單束激光無法實(shí)現(xiàn)自熔的搭接焊縫。而若采用大功率激光填絲焊同樣存在缺陷：把激光的部分能量用于熔化焊絲形成焊縫，另一部分用于母材的熔化，當(dāng)熔化焊絲形成的熔池波動(dòng)時(shí)所吸收的激光能量也隨之變化，這時(shí)熔化絲材的部分激光能量會(huì)突然進(jìn)入到焊縫母材造成能量過大形成貫穿型氣孔，成為焊縫缺陷。而采用激光等離子復(fù)合焊工藝焊接鋁合金薄板搭接焊縫，等離子電弧能量能有效的熔化搭接焊縫上板棱角處的金屬，鋪展開形成連續(xù)的搭接焊縫，激光束的作用使得焊縫在下板具有一定的熔深，形成可靠的連接效果。

激光等離子復(fù)合搭接自熔焊可以代替現(xiàn)有的電阻點(diǎn)焊加涂膠的傳統(tǒng)車身制造工藝，焊縫強(qiáng)度大于光纖釬焊焊縫，其焊縫連接寬度和表面過度成型效果滿足汽車車體制造要求，連續(xù)焊縫可為整車體提高整體強(qiáng)度和剛度，提高車體密封效果，提高車底的抗疲勞能力和抗振動(dòng)能力。

疊焊（縫焊）則是將兩塊板重疊在一起，兩板之間可以緊貼也可以存在一定間隙。施焊時(shí)只在一面施焊，使熔池穿透上板，熔化一部分下板，將兩塊待焊工件連接起來。這種技術(shù)能夠替代一部分搭接焊縫，還能將狹小空間內(nèi)的筋板穩(wěn)穩(wěn)地連接起來。激光等離子疊焊技術(shù)具有焊接速度快，上下板焊縫連接寬度大于常規(guī)激光焊，適當(dāng)板間間隙可以進(jìn)行焊接，焊后變形小，穿透距離大等優(yōu)點(diǎn)。

激光等離子復(fù)合焊接技術(shù)可用于多個(gè)領(lǐng)域，如在汽車制造中車身、車架及底盤的焊接；高鐵、地鐵的頂棚、側(cè)墻、地板、車架等部位的焊接；用于船舶的新型結(jié)構(gòu)材料——金屬三明治板的焊接等。金屬三明治板可用于船舶結(jié)構(gòu)的不同部位，具有減重、降低重心、節(jié)省空間、縮短建造工期、隔熱、降噪、防火等多種功能。

審核編輯 黃昊宇