复合焊工艺研究目前研究中厚板铝合金激光+GMAW复合焊接残余应力的还比较少,而在工艺上研究的多不胜数。激光+GMAW复合热源焊作为一种新型高效节能的焊接技术,引起了世界各国相关工作者的研究兴趣,在近年来的发展中,激光+MIG复合焊的研究取得了飞速的发展。70年代末,英国伦敦帝国大学[9]首先对电弧加强激光焊接做了研究,提出电弧加强激光束的概念。W。M。Steen[15]在1978年最先做CO2激光-TIG电弧复合焊接0。8mm钛时,研究发现这两种热源复合后,工艺上焊接速度提高了四倍。NatioYasuaki等人[16-17]借用X射线跟CCD摄像仪对YAG激光+TIG电弧复合焊接时的焊接参数影响熔池行动和气孔形成以及空气中水分对304不锈钢焊缝成形的影响,结果表明了,TIG电弧的引入,气孔减少,焊缝成形都得到了改善。Fujinaga等人[18]研究了脉冲激光-TIG复合焊接6061铝合金的工艺特性,解决了单独实施激光焊时的飞溅问题,获得了光滑的焊缝,焊缝无裂纹,焊接熔深增加。日本Shida与Hirokawa[19]通过采用10kwCO2激光器进行Laser-ACTIG与Laser-MIG(DECP)焊接A5083铝合金的实验,得到了没有气孔和缩孔的焊缝,同时咬边现象也明显减小。Schubert等人[20]和雷正龙[21]分别对铝合金激光+MIG复合焊接头特性进行研究,发现激光+MIG复合焊提高了铝合金焊接对接间隙、错边和对中的适应性。83345
目前针对激光电弧复合焊的研究,即通过试验的方法研究不同工艺参数对焊缝成型的影响。影响激光+GMAW复合焊成形的因素主要有:电弧电流、光功率,离焦量、激光与电弧的相对位置和焊接速度。它们严重地影响焊缝成型和焊接质量[20]。
(1)电弧电流激光功率一定时,电流小时,电流增加,熔深增大;但当电流很大,电流逐渐增加的,反而变化小,有可能降低。在相同的激光功率下,熔深深度随电弧电流成线性变化。当电流达到一定值时,熔深处于最大值。随后电流后续增加是熔深则减小论文网
(2)激光功率激光功率在复合焊热源—钎焊中是一个主要参数的影响因素。激光功率不仅对焊缝成型有影响,而且对熔深的影响也同样如此。随着激光功率增加熔深增大。除此之外激光功率对熔宽也有影响。
(3)离焦量通常定义规定激光束的焦点在工件表面为零离焦量,工件上表面的离焦量为正,在3工件之下为负离焦量。如果熔深最大那么通常有一个合理的离焦量。
(4)激光和电弧的相对位置激光和电弧的相对位置有影响焊接质量和焊缝的形状。研究证明,激光光束在之前和电弧在后时所焊的焊缝成型表面是均匀跟丰满,且焊缝上面部分的硬度比焊缝下面部分的小。而恰好相反如果把两个所焊的顺序给调换后所焊的焊缝表面会出现倾槽,同焊接顺序一样,焊缝上面部分的硬度也当然大于焊缝下面部分。
(5)焊接速度激光功率一定条件下,当焊接速度逐渐增加,焊缝深度和焊宽度变得越来越小。这是因为第一在一定的激光功率和焊接电流,焊接速度变大在单位长度单位时间内热量输入减少,从而减少了扩散热源的热量导致熔化金属的深度跟宽度变小,即焊缝熔深跟熔宽小了。第二,由于焊接速度变大,电弧收缩,使电弧加热区域的范围减少,因此,焊缝宽度减小。
2复合焊机理研究
熔滴的过渡形式有不同种类。观察了不同熔滴过渡形式下复合热源焊接过程中激光与电弧等离子体对熔池稳定性的影响采用摄像仪[22]。短路过渡时电弧周期性的发生交替变化跟熄灭会促使焊缝熔深的波动,所以在与短路过渡形式相比的情况下,实验表明了喷射过渡的形式更有益于激光与GMAW电弧的复合热源焊接。Graf等[23]独自研发了车身制造仪器激光-MIG焊枪,结果表明研发的焊枪焊接时在不同方向上的调节精度都很高,而且把它安装在及其人的手臂上,方便实用;华中科技大学高明[24]等通过自行设计的研究CO2激光MIG电弧近轴混合焊接;清华大学张旭东[25]等开发了CO2激光MIG电弧同轴混合枪;Kairle等[26]显示了侧轴结构复合焊炬罐焊接生产实验表明复合焊接头MIG电弧焊可在空间任意摆动,从而让实验参数得到优化。