通常来说,传统的焊接方法都可用来进行不锈钢的焊接,比如:手工电弧焊、熔化极气体保护焊、非熔化极气体保护焊等等 [2]。但是,传统电弧焊焊接方法存在大量的弊端。手工电弧焊发明较早,但手工电弧焊焊接效率较低,生产环境较差,对人体健康危害较为严重;熔化极手工电弧焊在不锈钢领域的焊接应用比较广泛,例如MIG焊接。但是MIG焊生产成本较高,焊后工件变形也较大;非熔化极气体保护焊熔深浅,熔宽小,不能够达到深熔焊效果。由于激光技术的飞速发展,激光技术逐渐的被应用到焊接领域 [3]。激光束能量密度高度集中,激光焊接的焊接速度快、可以实现焊接过程的高度自动化、生产环境较好。但是,激光焊接技术也存在其固有的焊接缺点:激光能量利用率较低、激光焊接前工件装配要求较高、设备价格昂贵等 [4]。激光—电弧复合焊的焊接方法的出现,有效的解决了传统电弧焊和新兴激光焊两种焊接技术的缺陷。

复合焊焊接方法,融会了传统电弧焊和激光焊的优点,取其精华,这样得到的焊接接头强度高、熔深较大、生产效率高 [5-6]。此外激光-电弧复合焊焊接方法也拥有焊后工件变形小、焊接过程稳定性高的优点 [7-8]。激光-MIG复合焊,利用填焊丝的优势可以改善焊缝的冶金性能和微观组织结构,常用于焊接中厚板。因此这种方法主要用于造船业,管道运输业以及重型汽车制造业[9-11]。总之,这种焊接方法的出现,将会大大的改变不锈钢焊接技术。

1。2复合焊概述

1。2。1复合焊发展现状

1960 年,美国著名科学家梅曼在加州休斯研究验室发现第一台红宝石激光器,从此激光技术出现在工业应用中。70年代,激光技术应用在焊接领域,激光技术的应用使得焊接技术飞速发展[12-13]。21世纪,德国科学家发明光钎激光器。光钎激光器的出现,使我国焊接技术取得了可喜的成就。激光属于电磁波,是一种特殊的光源。激光焊属于特种连接方法,它是将聚焦的激光束作为热源照射到工件表面,产生热量从而进行焊接[14-15]。激光聚焦到工件表面,使金属工件表面发生吸收、反射、加热、熔化、结晶、凝固,从而形成焊缝。激光焊焊接优点众多,比如:焊接质量好、焊缝成型美观、焊接效率高、操作方便等。激光焊接技术已经广泛的应用于工业生产,例如:国内外的汽车生产厂家将激光焊技术应用于汽车零件生产,并且激光焊逐渐取代汽车上电阻焊点。但是,随着激光技术的发展,激光焊的缺点也逐渐凸显出来。20世纪70年代,复合焊技术逐渐走进人们的视野。激光复合焊的提出,是为了解决单激光焊的缺点与不足。初始阶段,英国学者W。 M。 Steen 等人采用TIG 焊电弧与激光复合取得了良好的效果[16-17]。在激光-TIG 复合焊方面,T。Ishide 和M。Nayama在实验的基础上进行了焊接规律性研究和总结,我国哈工大陈彦宾等人对激光-TIG 复合焊工艺和设备方面做了进一步完善和改进。将电弧引入激光焊中,使得两种热源进行复合,并共同作用在焊件上,从而进行焊接[18-19]。随着人们对激光电弧复合焊研究的不断深入,可复合电弧的种类数目也不断增加。1982 年,Hamasaki。M 等人开创性的提出了激光-MIG 复合焊的概念。这一概念的提出,引起了焊接领域的广泛关注。世界范围内的焊接机构、专家学者纷纷投入激光复合焊的研究。随着激光器的发展,激光复合焊技术也得到了长足的发展。电弧热源从单一的TIG电弧,逐渐发展到MIG、MAG、Plasma等[20-21]。

1。2。2激光电弧复合焊原理及优点

众所周知,激光焊是以激光作为热源进行焊接。激光能量密度高度集中,穿透能力强。当激光功率密度过大时,超过焊件临界蒸发功率密度时,激光照射在焊件表面,一部分能量被母材吸收,从而造成母材蒸发。焊件蒸发将会导致焊件表面凹陷产生一定的缺陷,例如:小孔。在激光热源的高温、高能量密度的作用下,金属蒸汽在小孔中发生电离现象,将会产生高温、高密度的等离子体[22]。当激光照射在焊件表面时,由于等离体的阻碍作用,会使激光产生折射、散射等现象,大大降低了激光热源的使用效率,并且随着等离子体浓度的增加,激光热源的损失率大大增加。电弧是一种气体放电的形式,稳定燃烧的电弧含有少量的等离子体。在激光热源中引进电弧热,优点有以下方面[23-24]:

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