０ 前言
随着焊接技术的不断研究和创新，一种高质高 效的焊接技术不断应用于船舶工业的制造中，这是 一种新型的、特殊的焊接方法——激光－ ＭＩＧ 复合焊。
众所周知，在金属连接技术工艺里，一方面要求焊 接速度快、变形小，另一方面要有良好的焊缝搭桥
能力。而传统单一的激光焊接工艺是不可能解决上 述问题的。
１ 简介
优质高效，低变形和容易实现自动化装配，使得 激光焊在钢结构件的焊接上具有广阔的前景。激光
摘要：
激光焊以及熔化极气体保护焊工艺的开发和应用已有很长的时间，并且它们在材料连接技术 领域里有着广泛的应用。激光复合焊就是将这两种焊接技术（激光焊接和电弧焊接）有机地结合起来，从 而获得优良的综合性能，在提高焊接质量和生产工艺性的同时，改善了成本效益比。目前，激光复合焊 已在船舶工业上取得了令人瞩目的成绩，并且这种技术的经济性也是相当可观的。尤其重要的是，激光 复合焊的焊接精度高，可以获得良好的机械／工艺性能。复合焊的激光电源可以选配不同的激光源，目 前主要研究的是将ＣＯ２激光、ＹＡＧ 激光、光纤激光与 ＧＭＡＷ 工艺进行复合。如何使用带焊缝跟踪系统 的激光复合焊小车进行长焊缝的焊接，已经被提到研究日程。关键词：
激光复合焊；光纤激光；全数字化焊接电源；激光复合焊头；造船工业中图分类号：
Ｕ６７１．８３文献标识码：
Ｃ文章编号：
１００１－ ２３０３（２００７）０６－ ００４０－ ０５程 远
２，李 帆
２译
（１．Ｆｒｏｎｉｕｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ；２．珠海市科盈焊接器材有限公司，广东 珠海 ５１９０１５）
Ｄｒ ． Ｓｔａｕｆｅｒ Ｈｅｒ ｂｅｒ ｔ
１著
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｎ ｄｏｃｋｙａｒ ｄ
Ｄｒ． Ｓｔａｕｆｅｒ Ｈｅｒｂｅｒｔ１，ＣＨＥＮＧ Ｙｕａｎ２，ＬＩ Ｆａｎ２
（１．Ｇｅｒｍａｎｉｓｃｈｅｒ Ｌｌｏｙｄ，Ｖｏｒｓｅｔｚｅｎ ３５，２０４５９ Ｈａｍｂｕｒｇ；２．Ｚｈｕｈａｉ Ｃｏｗｉｎ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＆ Ｃｏｎｓｕｍａｂｌｅｓ Ｃｏ．，
Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｈａｉ ５１９０１５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｎｏ ｄｏｕｂｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ ｗｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ＧＭＡＷ ｗｅｌｄｉｎｇ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｖｅｒｙ ｌｏｎｇ，ａｎｄ ｔｈａｔ ｂｏｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｌｌｏｗ ａ ｗｉｄｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅｊｏｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｎｅｗ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓ，
ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｒｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｌａｓｅｒ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ＣＯ２－ ＹＡＧ，ａｎｄ ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＧＭＡＷ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ａ ＬａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ ｔｒａｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｓｅａｍ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｌｏｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｓｅａｍｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ；ｆｉｂｒｅ Ｌａｓｅｒ；ｆｕｌｌ ｄｉｇｉｔａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｏｗｅｒｓｏｕｒｃｅ；ｌａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｈｅａｄ；ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ
程 远（１９８１—），内蒙古乌兰浩特人。２００４ 年 ７ 月毕业于南京理工大学焊接工艺与设备 专业。
２００４ 年 ７ 月至今就职于珠海市科盈焊接器材有限公司，一直致力于奥地利 Ｆｒｏｎｉｕｓ 焊接 设备在国内的推广应用与技术支持工作。
在国内的学术期刊发表论文３ 篇，２００５ 年 １２ 月发起并参与筹备了与南京市焊接专业 委员会合作举办的福尼斯焊接技术交流会，社会反响强烈，目前正致力于与南京理工大学 合作建立国家级的多功能自动化焊接实验室。
程 远
船 舶 焊 接 国 际 论 坛 大 会 主 讲 报 告
高效焊接在船厂的应用
４０
・ ・ Electric Welding Machine
电弧复合焊接技术可提高焊缝搭桥能力，对于间隙 较大时的焊接有着重要意义。激光焊和熔化极气体 保护焊工艺的开发应用已经有相当长时间，在工业 领域和材料连接技术领域都已被广泛应用，两种焊 接方法因能量传输到工件的物理过程和能量流的 形成有所不同，形成了各自特定的应用领域。
激光焊通过光纤或光学镜将能量从激光发射 器传输到工件上。而电弧焊则利用大电流，通过电 弧弧柱传输能量。激光焊的焊接热影响区非常窄，焊 缝的纵横比很高，由于它的聚焦直径很小，激光焊 的焊缝搭桥能力很差，但有非常高的焊接速度。
电弧焊的能量密度比较低，因而在工件表面的 聚焦直径比较大，而且焊接速度相对较低。激光复合 焊则将这两种焊接技术有机地结合起来，从而获得 了优良的综合性能，在提高焊接质量和生产工艺性 的同时，改善了成本效率比。目前，激光－ 复合焊已在 汽车工业的应用上成绩斐然，同时在造船工业上这 种技术的经济性也是非常诱人的：可获得更高的连 接速度，以及非常好的机械／工艺性能。
早在２０ 世纪 ７０ 年代，人们就已经知道如何把 激光和电弧有机地集成在一种工艺里使用。但在那 以后相当长的一段时间内，没有再进行深入的研究。
近年来，人们再次将注意力转向这一课题，尝试开 发了激光复合焊技术。当然，这其中的一个原因是：
在早期，激光器尚未在工业上得到普遍应用，而现 在激光器已成为许多工厂的标准设备。
２ 激光焊接工艺
激光焊不仅需要很好的激光源，而且需要高质 量的激光束，以确保能够获得期望的“深熔深焊 接”。高质量的激光束可以实现更小的聚焦直径或更 大的焦距，其线能量极低，变形量显著减小。与先进 的自动化弧焊系统一样，对于大型工件的激光焊接 来说，离线编程、焊缝跟踪及其他必要的焊接控制 系统也是必需的。
如果单纯的采用激光焊接，其焊缝接头的间隙 最大为０．１～０．２ ｍｍ，然而更宽的间隙则需要加入填 充金属，通常填充金属的加入能使焊缝搭桥能力达 到０．４ ｍｍ。在工业领域中已有使用 １２ ｋＷ 的 ＣＯ２激 光源，此时通过光学镜面进行激光的传导。激光束的 聚焦距离为３００ ｍｍ，通过聚焦装置作用在于件上。
４ ｋＷ 的灯浦 ＹＡＧ 激光和 ７ ｋＷ 的光纤激光也出现 在这项研究中。
３ 激光－ ＭＩＧ（Ｌａｓｅｒ Ｈｙｂｒ ｉｄ）复合焊
激光焊接金属时激光束聚集强度可达１０６Ｗ／ｃｍ２ 以上。当激光束聚焦在材料表面时，该点的温度迅速 升高至挥发温度，然后通过金属蒸汽的挥发形成挥 发孔。焊缝最显著的特征是具有很高的深宽比。在自 由燃烧的激光束里，能量流密度则稍高于１０４Ｗ／ｃｍ２。
图１ 描绘了激光复合焊的基本原理尤其是其 中的金属过渡方式。从图１ 可以看到，激光束在焊缝 顶部向其输入热量，同时电弧也向焊缝输入热量。
激光－ ＭＩＧ 复合焊不是两种焊接方法依次作用于焊 接区域，而是同时作用于焊接区域。激光和电弧共同 影响焊接的性能。不同的电弧工艺或激光工艺的 使用以及采用何种工艺参数都会影响焊接质量的 效果。
图１ 激光－ ＧＭＡＷ 复合焊示意图
激光复合焊提高了熔深和焊接速度，焊接过程 中金属蒸汽会挥发，并且反作用于等离子区。等离子 区对激光有轻微的吸收，但可以忽略不计。整个焊接 过程的特性取决于如何选择激光和电弧输入能量 的比例。
工件表面的温度极大影响了对激光射线能量 的吸收。当工件表面达到挥发温度时，就形成了挥发 孔，这样几乎所有的能量都可以传到工件上。焊接所 需要的能量由随温度变化的表面吸收率和由工件 传导损失的能量来决定。在激光－ ＭＩＧ 焊时，挥发 不仅发生在工件的表面，同时也发生在填充焊丝的 表面，这意味着更多的金属挥发量，从而使激光 的能量传输更加容易。同时也保证了焊接过程的完 整性。
而在船舶制造中，首先必须做到的是焊件间隙 较大时有足够的搭桥连接能力。这是研究的主要目 标。因为在焊接过程中，难免会出现间隙公差大小 不一，于是在焊接时的调节参数就比较多，如：激光 功率、焊接速度、送丝速度以及角度的调整。激光－
ＭＩＧ 焊接的协同过程如图 ２ 所示。
船 舶 焊 接 国 际 论 坛 大 会 主 讲 报 告
４１
・ ・
Electric Welding Machine
焊接 工艺
相对 速度
焊件 厚度 δ／ｍｍ
接头 间隙 ｄ／ｍｍ
焊接变 形量 Δ／ｍｍ・ｍ－１
焊接 冶金 特性
焊接疲 劳强度 试验 埋弧焊
激光复合焊 激光填丝焊
１００％
３００％
１５０％
＜１２
＜１５
＜１５ ２～５ ０～１ ０～４
＜１．５
＜０．２
＜０．１ 好 好 临界状态
好 很好 临界状态 表１ 激光复合焊与其他竞争工艺的比较［１］
４ ＬａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ：激光－ ＭＩＧ 焊接与其 他焊接方法的实验比较
４．１ ＣＯ
２激光焊的研究
因为ＣＯ２激光具有很高的效率，效率因素达到 ２０％，技术上的实现相对简单和可测量性使得 ＣＯ２激 光成为工业金属加工领域中最重要的激光源。ＣＯ２激 光具有很高的输出功率，其功率范围达到５０ ｋＷ。
ＦＲＯＮＩＵＳ 公司已将全数字化焊接电源 ＴＰＳ５０００ 和１２ ｋＷ 的 ＣＯ２激光源有机地结合在一起。Ｍｅｙｅｒ Ｗｅｒｆｔ 的实验数据，如表 １ 所示。这是在 ４．５ ｍ×１３ ｍ 的 实验室里完成的，工装夹具适用于２ ０００ ｍｍ×３００ ｍｍ 的试件，使用材料是船舶制造中的普通Ａ 级钢材，
焊接方式是对接和角接，焊接位置是平焊和横焊，并 且不用背面衬垫。实验对比工艺：埋弧焊、ＬａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ：
激光－ ＭＩＧ 焊和激光填丝焊。埋弧焊的焊缝搭桥能 力为２～５ ｍｍ，板厚至 １２ ｍｍ。而激光－ ＭＩＧ 焊时，焊接 的板厚达到１５ ｍｍ，焊缝搭桥能力的间隙可达 １ ｍｍ，
但焊接速度是埋弧焊接的三倍，是激光填丝焊的两 倍。还有一种激光脉冲填丝的焊接方法，间隙可达 ０．４ ｍｍ，板材厚度可达 １５ ｍｍ。
在造船工业中，激光－ ＧＭＡ－ 复合焊已被应用于 德国Ｐａｐｅｎｂｕｒｇ 的 Ｍｅｙｅｒ 船厂。由于这种工艺方法可 高质量地完成２０ 倍于 ２０ ｍ 的长区段的焊接生产，
而不需要将板翻面，故这里甲板预制的全自动化生
产就是以这种工艺开发的。在甲板预制区内，有两个对 接焊工作站。厚度在１５ ｍｍ 以内的板能达到 ３．０ ｍ／ｍｉｎ 的焊接速度。另外，还有两个角接焊接工作站，用于 焊接直线尺寸长度在２０ ｍ 以内，厚度在 １２ ｍｍ 的 甲板或墙板。焊接前，焊接接头用角磨机械加工保证 良好的部件精度。
４．２ 光纤激光的研究
ＩＰＧ 光子公司在金属加工领域出售的绝大部 分大功率光纤激光器的功率在１０ ｋＷ 以内。其工厂 和总部设在牛津，另外在欧洲还有另外两个制造工 厂。其核心技术是：独有的活性光纤和获得专利的 泵浦技术使多组态半导体激光器比线性阵列半导 体激光器有着更广阔的应用领域。因为这两项核心 技术能让半导体激光器达到很长的工作寿命。该设 备可能由掺镱多包层光纤绕圈构成，工作波长为 １．０７～１．０８μｍ，还可能是掺铥，波长为 １．８～２．０ μｍ，
或是波长为１．５４～１．５６ μｍ 的掺铒。半导体激光器泵浦 能量通过层叠的多包层线卷的多组态光纤传导到 活性介质中。在活性光纤里直接生成了激光谐振腔。
激光通过被动单模光纤特有的直径为６ μｍ 的纤 芯进行传导。最终激光束的衍射基本上被限制住，并 且当配备有内置校准器时，产生的光束极其平行。例 如，１００ Ｗ 的单模光纤激光当聚焦直径为 ５ ｍｍ 时 在半角具有的全角发散角为０．１３ 毫弧度。
工业用单模ＩＰＧ 光纤激光器的最大功率通常 为２００ Ｗ。更高功率激光器的生产需用光纤激光组 束技术。将各个光纤激光的输出通过组合器组合为 一束，成为单一的高质量的激光束。例如，一个１ ｋＷ 瓦的激光器会由１０ 个单独光纤激光组合而成。尽管 此时的激光束已不再是单模的，但其光模质量因子 Ｍ２ 为 ７～１０，比大功率的固态激光器要好。３００ μｍ 光 纤可传输７ ｋＷ 的光纤激光。多种不同形状包括产生 近似矩形截面光束的光纤都能被生产出来。
掺镱光纤激光器的效率是１６％～２０％。掺铒和掺 铥光纤激光器的效率稍低，但仍比典型的ＹＡＧ 激光 器高得多。获得最好的波长选择是其必然的应用。由 于工业生产的需要，具有Ｎｄ：ＹＡＧ 激光器的性能并 且对眼的安全比ＣＯ２好的激光器将被生产出来。公 司的单模ＣＷ 系统能在脉冲周期短至 １０ ｍｓ 时，被 调制到５ ０００ Ｈｚ。脉冲周期短至 １ ｎｓ 或在 １００ ｎｓ 脉 冲内脉冲能量不超过１ ｍＪ 的三种叠加脉冲激光器 和功率从０．３～１０ ｋＷ 的多模 ＣＷ 激光器已面市。
光纤激光技术为工业用户提供了诸多益处。无 图２ 激光－ ＭＩＧ 焊接的协同过程
船 舶 焊 接 国 际 论 坛 大 会 主 讲 报 告
４２
・ ・ Electric Welding Machine
需冷却器的光模质量因子为０．５Ｍ２ 的 ４ ｋＷ 光纤 激光器较之传统的１１Ｍ２ 的气体放电灯泵浦的 Ｎｄ：
ＹＡＧ 固体激光器有着极大不同。因为不需更换闪灯 或半导体，它们在整个使用寿命里不需维护及维 修。高的用电效率大大减少了使用成本。更好的激 光束质量让用户可以享用比传统激光器的大影响 区和／或长的工作距离优越很多的直径极小的光斑
（１ ｋＷ 激光能被 ４ 英寸透镜聚焦成 ５０μｍ）。
光纤激光技术的成本呢3低于 １ ｋＷ 输出功率 的光纤激光器比灯泵浦的ＹＡＧ 激光器低或与之差 不多。但这时大于１ ｋＷ 的光纤激光器的购入成本 较高。然而，当将所有的因素考虑进去——占地面 积、冷却器、维护费等，光纤激光器比等功率的棒式 Ｎｄ：ＹＡＧ 激光器要廉价得多。在最近半年内，多台几 千瓦级的光纤激光器正处于在欧洲工厂的第二测 试版本的运行环境中。这些激光器在多班倒的工作 强度下至今没出现任何问题，就其可靠性达到相同 的效果以往只能是用功率大得多的激光器。２ ｋＷ 的Ｂｅｔａ 测试版光纤激光器已经在实验室里焊接 １．２ ｍｍ 的汽车镀锌板达到 ５ ｍ／ｍｉｎ 的焊接速度。而 其质量和性能堪比使用４ ｋＷ 的灯泵浦 Ｎｄ：ＹＡＧ 激 光器。末端光纤直径为３００ μｍ 的 ２ ｋＷ 光纤激光器 能以１０ ｍ／ｍｉｎ 的速度切割 ４ ｍｍ 厚的带镀层板，且 无毛刺。最大的切割速度可达１６ ｍ／ｍｉｎ［２］。
在Ｆｒｏｎｉｕｓ－ Ｗｅｌｓ 总部研发部的 ＬａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ 激 光复合焊实验室里，采用７ ｋＷ 的光纤激光器与弧 焊工艺相结合，已能焊接８ ｍｍ 厚的低合金和高合 金钢板。图３ 为实验室里 ＬａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ 与 ＩＰＧ 的光纤 激光器相组合焊接的配置情况。
图３ Ｌａｓｅｒ Ｈｙｂｒ ｉｄ 与光纤激光器（ＰＩ：６．５ ｋＷ，板厚：８ ｍｍ，
母材：Ｓ２３５Ｊ Ｒ，焊丝：Ｇ３Ｓｉ１）
４．３ ４ ｋＷ 灯泵浦固体激光器的工件焊接研究
由于目前Ｎｄ：ＹＡＧ 激光器的输出功率已超过 ４ ｋＷ，再加上其操作简单，如何将其技术工艺简单
地应用到生产实际中被提上研究课题。目前所有已 被使用的ＣＯ２和／或 Ｎｄ：ＹＡＧ 激光器，不利的是需对 等离子体进行保护，这是由于仅为１０．６ μｍ 的波长 而且精细的激光束需通过结构无弹性的光学镜系 统进行传导，这些都使得ＣＯ２激光器在生产实际中 不能涉足移动应用领域。但这种机器人或移动应用 概念的实现对于Ｎｄ：ＹＡＧ 激光器来说显得轻而易 举。在过去的十年中这种类型的固态激光器在工业的 重要领域上获利颇丰。由于它的波长只有１．０６ μｍ，
激光束能被柔性的光纤所传导，即便是长达７０ ｍ 传 导距离，这些都使得应用机器人在三维空间里的自 由焊接工作成为可能。没有了需对等离子体保护的 影响，于是在气体保护焊工艺中就能使用最恰当的 保护气优化电弧稳定性，熔滴过渡，无飞溅金属熔 接以及对热影响区的保护。多工位激光系统只需用 一个激光源供给能量。这样优化了激光源由于启动 运行本身所需的成本。大功率的Ｎｄ：ＹＡＧ 激光器的 激光源在市场推出的时间较短，所以其价格相应比 ＣＯ２激光源要高。但是其输出功率较高，能高达６ ｋＷ。
在日本已完成了对１０ ｋＷ 级的激光器的尝试。注意 不要忽视激光发射光的危害，即使是相隔数米的距离 也会对未加保护的眼睛造成伤害。
欧盟的ＤｏｃｋＬａｓｅｒ 计划是通过研发用于船舶 建造和维修的装配作业区域的激光工艺技术和设 备，达到提高生产力和生产质量，改善作业的灵活 性和生产工作条件的目的。这些区域的共有特征是 焊接工艺的效率低、热输入量大，从而导致焊接变 形和对工件油漆表面及舾装部件的损坏。该计划详 细说明了船坞作业区的激光工艺的应用实例、需求 和目标，来开发焊接／切割工艺和设备。操作安全和规 范是整套设备工艺的着重点。接近于最终用户的检 测实际要求和生产原型，将帮助实际生产条件下的 效益评估和适用性的实现。
三个主要的应用领域为：（１）利用行走机构来焊 接长直角焊缝；（２）完成自动化焊接大型工件的定位 焊；（３）在船舶舾装作业中应用手持操纵激光焊接和 切割。
ＤｏｃｋＬａｓｅｒ 计划从准确锁定需求阶段开始，包 括详细的调查造船厂需求以及现有被正式承认且 操作安全的技术。在接下来的研发阶段将创立三种 应用领域（长直角焊缝，定位焊和舾装作业）的解决 方案。小国长直焊缝对接焊示意如图４ 所示，任务点 ２ 将针对实验室开发工艺，任务点 ３ 将开发出之前
船 舶 焊 接 国 际 论 坛 大 会 主 讲 报 告
４３
・ ・
Electric Welding Machine
设想设备所需零部件，任务点４ 将在实验室集成和 测试设备，任务点５ 将重点放在认证和使用安全上。
最终评估阶段将把整套系统投入最终用户，在生产 实践中进行检验和评估。起先每一个最终用户承担 一个应用领域。任务７ 是与工业联合会一道将其作 为主要生产手段进行推广。任务８ 是对此项充满挑 战性的工程进行技术方面和行政管理的完善。双面 角焊如图５ 所示。
来自五个欧盟国家，一个合众国的１２ 个力量雄 厚的盟友共同承担这个计划的实施。这个联盟包括 五个制造工程师协会另外加上三个最终用户，四个 焊接学会，一个专业级协会和四个设备制造商。他们 有着极其丰富的激光工艺技术的经验。对实践应用 的反馈和传达的协调任务由工业联合会负责。龙门 架系统最大的缺点就是沉重和方向依赖性强。给定 系统的工作方向必须大致沿焊缝方向。６ 轴机器人焊 接系统的局限性是最长的焊接长度只到２ ｍ。
最终，开发的装有激光复合（ＬａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ）焊头
的移动牵引车是所有这些问题的解决方案。手工操 作便能实现方位转换。操作所需范围比龙门架系统 要小得多。减少光学元件移动的结果是保护激光光 纤不受机械应力的损坏。工艺参数的调节最好需在 焊接电源上调节，因为气体保护电弧焊的特性并不 十分适合复合焊工艺。它能对激光束和焊头焊缝跟 踪系统进行非常精确的调节。如果使用特殊的激光 光学元件，还可用改装的移动牵引车焊接角焊缝。
为了保护光纤抵御来自焊接作业区的反射，激光束 的轴线需向焊接方向倾斜一个角度。而焊接效果不 会因此受到影响。
５ 结论
Ｌａｓｅｒ－ ＧＭＡＷ 复合焊是一种全新的工艺，它在 造船工业有着广泛的用途，尤其是一些激光焊不可 能达到或从经济成本上来考虑不能满足其所需的 装配公差的场合。如此广泛的应用范围和高性能的 复合焊工艺使得在当前利润日渐萎缩的形势下竞 争力得到极大提高，制造时间减少，生产成本降低 且生产力提高。激光复合焊最大的优点就是焊接变 形小并且减小了焊后处理的工作量。
当前的研究表明大功率ＣＯ２－ ，ＹＡＧ－ 或光纤－
激光器与ＧＭＡ 相结合的 ＬａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ 激光复合焊 工艺可应用于各种板厚的焊接。复合焊工艺的优势 在于其优良的焊缝搭桥能力和非常低的线能量。与 激光填丝焊相比，激光复合焊工艺（ＬａｓｅｒＨｙｂｒｉｄ）可 将焊接速度提高两倍。在板厚不超过１５ ｍｍ 时，其最 大焊缝搭桥能力为１ ｍｍ 的间隙。
参考文献：
［１］ Ｒｏｌａｎｄ Ｆ．，Ｌｅｍｂｅｃｋ Ｈ．Ｌａｓｅｒｂｅａｍ Ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ－
Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ａｔ Ｍｅｙｅｒ Ｓｈｉｐｙａｒｄ［Ｒ］．７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａａｃｈｅｎ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００１．
［２］ Ｂｉｌｌ Ｓｈｉｎｅｒ．Ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒｓ ｉｍｐａｃｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｌａｓｅｒ ＳｏｌｕｔｉｏｎｓＦｅｂｒｕａｒｙ，２００３．
［３］ ＤｏｃｋＬａｓｅｒ：Ｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ ｍｏｂｉｌｅｒ Ｌａｓｅｒｓｃｈｗｅｉ\ｇｅｒ]ｔｅ．Ｅｒｓｔｅｓ Ｔｒｅｆｆｅｎ ｄｅｒ Ｎｕｔｚｅｒｇｒｕｐｐｅ ｄｅｓ ＥＵＰｒｏｊｅｋｔｅｓ ＤｏｃｋＬａｓｅｒ，Ｐｒｅ－
ｓｓｅｅｒｋｌ]ｒｕｎｇ， Ｈａｍｂｕｒｇ，２７．１１．２００３．
图４ 小车长直焊缝对接焊示意
图５ 双面角接焊，板厚 ８ ｍｍ，Ｎｄ－ ＹＡＧ－ 激光器，功率 ４．２ ｋＷ，焊接速度 ２ ｍ／ｍｉｎ［３］
收稿日期：２００７－ ０６－ ０３
船 舶 焊 接 国 际 论 坛 大 会 主 讲 报 告
４４
・ ・ Electric Welding Machine
