CO-,2-激光-TIG復(fù)合焊接工藝與機(jī)理研究.pdf

1、激光—電弧復(fù)合焊接是一種新興的焊接技術(shù)，它將激光與電弧兩種截然不同的熱源復(fù)合在一起，同時(shí)作用于同一零件的待焊位置，既發(fā)揮了兩種熱源的優(yōu)勢(shì)，又彌補(bǔ)了各自的不足，成為了一種全新高效的焊接方法。 本文在總結(jié)國內(nèi)外激光—電弧復(fù)合熱源焊接研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，對(duì)CO2激光—TIG(Tungsten inert gas)復(fù)合焊接技術(shù)進(jìn)行了工藝研究。所采用的激光器為Rofin Sinar 5kW快軸流CO2激光器，電弧焊機(jī)為Miller TIG焊機(jī)

2、，建立了CO2激光—TIG電弧旁軸復(fù)合焊接系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上以3mm厚316L不銹鋼板為焊接對(duì)象進(jìn)行了堆焊試驗(yàn)，用顯微鏡對(duì)焊縫的橫斷面幾何形貌進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明：CO2激光—TIG復(fù)合焊接技術(shù)比單獨(dú)激光焊接和電弧焊接接頭的熔深更深、熔寬更大，焊縫成型更美觀，接頭的焊接質(zhì)量更好。 本文系統(tǒng)研究了激光功率、電弧電流、熱源間距等工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在一定的焊接工藝條件下，激光功率主要影響焊縫熔深，而電弧能量主要影響

3、熔寬。在激光功率大于2.5 kW時(shí)，會(huì)產(chǎn)生小孔效應(yīng)，其對(duì)復(fù)合焊接熔深影響顯著；而當(dāng)電弧電流小于150A時(shí)，焊接熔寬與兩熱源的熱輸入關(guān)系密切，當(dāng)電流大于150A時(shí)，僅電弧電流是焊接熔寬的決定性因素；兩熱源間距存在一個(gè)最佳值2—3mm，此時(shí)，焊接熔深可提高1.46—2.54倍。這一結(jié)論表明，CO2激光—TIG復(fù)合焊接技術(shù)容易獲得比較理想的焊接接頭。 在以上研究的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步系統(tǒng)地研究了保護(hù)氣體組分及其保護(hù)方式對(duì)CO2激光－TI

4、G電弧復(fù)合焊接工藝穩(wěn)定性之間的關(guān)系。結(jié)合所拍攝的焊接過程等離子體圖片和焊縫形貌特征及其熔深、熔寬數(shù)據(jù)，分析了激光與電弧等離子體之間的作用機(jī)理。結(jié)果表明: 在有同軸氣體保護(hù)下，其能壓縮等離子體，增大焊接熔深，而沒有該氣體時(shí), 電弧處于膨脹狀態(tài)，其吸收和屏蔽激光能量, 容易產(chǎn)生電弧畸變的不穩(wěn)定復(fù)合。并據(jù)此理論得到了以下結(jié)論：只有在合理的氣體保護(hù)方式下激光與電弧才能取得增強(qiáng)的焊接結(jié)果，其中氣體保護(hù)方式對(duì)激光和電弧等離子體相互作用程度的影響是決