激光_MIG复合焊接工艺参数对焊缝形状的影响

本文以激光 - MIG复合焊焊接工艺参数对焊缝形状的影响为出发点 ,对复合焊进行了初步的研究。

　第26卷第1期　　　　　　　　　　　　　　应　用　激　光　　　　　　　　　　　　　　Vol.26,No.1　　2006年2月　　　　　　　　　　　　　　　APPLIEDLASER　　　　　　　　　　　　　February2006

激光-MIG复合焊接工艺参数对焊缝形状的影响

许良红　彭　云　田志凌　张晓牧

(钢铁研究总院结构材料研究所,　北京100081)

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　　提要　本文以激光-MIG复合焊焊接工艺参数对焊缝形状的影响为出发点,对复合焊进行了初步的研究。实验研究了激光与电弧之间的距离、离焦量、焊接速度、送丝速度、电弧的类型以及激光的倾斜角度等工艺参数对复合焊焊缝的熔深熔宽的影响。实验表明,激光与电弧之间的距离(DLA)对复合焊的熔深影响较大,在DLA为2mm时,熔深达到最大。离焦量主要是通过影响能量密度来影响熔深和熔宽,在离焦量为+2mm时熔深达到最大,不同于单独激光焊负离焦时熔深最大。焊接速度有一个合适的范围,在这个范围内随着焊接速度的增加,熔深熔宽减少。送丝速度对复合焊的焊缝形状影响最大,送丝丝度较小时焊缝形状类似于单独激光焊;送丝速度过大电弧等离子体屏蔽激光,焊缝形状类似于MIG。激光的倾斜角度对复合焊的焊缝熔深熔宽也有一定的影响,当激光的倾斜角度为10oC时,熔深达到最大熔宽最小。　　关键词　激光-MIG复合焊　焊接参数　焊缝形状

TheEffectofLaser-MIGHybridWeldingParametersontheGeometryofXuLianghong　PengYun　TianZhiling　Xiaomu(CenteralIron&SteelResearchI,　Bjing　　Abstract　Theeffectoflaser-MIGhybridweldingMIGarc,laser

beamdefocusing,weldingspeed,thetypesofarc,weldgeometry,isstudied.ResultsindicatethatthedistanceisaWhenthedistancebetweenlaserandarce2qualsto2mm,beamdefocusing,whichdecidespowerdensity,canaffectthepene2trationandthethedefocusinglengthis+2mm,thepenetrationreachesthemaximumvalue,whichisdifferentfromwherethepenetrationreachesthemaximumvaluewhenthedefocusingpointisnegative.Theweld2ingspeedhasasuitablerange,inthisrangethepenetrationandthewidthoftheweldreduceswithincreasingspeed.Wirefeed2ingspeedisthemostimportantparameter.Whenwirefeedingspeedislow,theweldgeometryissimilartothatoflaserweld2ing.Whenthewirefeedingspeedisveryhigh,theweldgeometryissimilartothatofMIGwelding.Inclinedangleofthelaseralsoattributesinacertaindegreetoaffectthepenetrationandthewidthofthehybridweldingweld.Whentheinclinedangleis10°,thepenetrationreachesthemaximumvalueandthewidthreachtheminimumvalue.

　　Keywords　laser-MIGhybridwelding　weldingparameters　weldgeometry

　　复合焊最早是在70年代末被英国学者WMSteen首先提出来的,它是采用激光匹配一定形式的电弧热源进行激光电弧复合热源焊接,早期进行复合焊研究的目的主要是为了增加熔深,提高焊接效率,降低成本[1,2]。随着研究的深入,复合焊的优势越来越体现出来,相对于电弧来说复合焊的热输入比较低,焊缝窄,热影响区窄,焊接变形小,焊接速度大,熔深大;相对于激光来说,增加了搭桥能力,减少了对中要求,并且由于电弧的作用激光在焊接过程

中更加的稳定,减少了气孔咬边等缺陷的可能性。复合焊工艺参数非常的多,对复合焊的焊缝截面形状影响比较大,不同的焊接参数可以得到不同的焊缝形状,而且不同工艺参数对焊缝截面的影响机理也各不相同。研究激光-MIG复合焊接工艺参数对焊缝形状的影响对复合焊平板对接坡口的设计以及平板对接焊接工艺参数的选择有很大的指导意义。本文采用CO2激光与MIG电弧进行复合,研究工艺参数对复合焊焊缝形状的影响。

3国家863计划项目(2002AA305402)资助　　　　　　　　　2005年10月17日收稿

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本文以激光 - MIG复合焊焊接工艺参数对焊缝形状的影响为出发点 ,对复合焊进行了初步的研究。

实验设备及材料

　　实验采用的焊接设备采用奥地利产Frounious半自动焊机,最大输出电流为450A,以及德国产的DC030板条CO2激光器,额定功率为3.5kW,焦距

　　焊前试板、工作台、卡具都用丙酮进行了除油清理,焊前还对试板进行了刮刀除氧化膜处理

。

为150mm。激光-MIG复合焊的装配示意图如图1所示,激光倾斜10°,MIG焊枪与工件之间的交角为75°,焊接过程中采用激光在前的方式,焊丝干伸长15mm。焊接过程采用在平板上堆焊。　　所用母材为2519-T87,以及2219-T87两种高强铝合金,T87表示母材的处理状态为固溶处理后,经7%的冷加工冷变形,然后进行人工时效,实验过程中采用了自己研制的焊丝8#丝。

Fig1　Assemblyschemeoflaser-MIGhybridwelding

Table1　Compositionsofweldingwireandbasemetal

Cu

82519

6.0-6.85.6

Mn

Zr

Ti

V0.10.05

Cr

Fe0.040.15

Zn0.070.07

0.2-0.30.10-0.200.10-0.150.28

0.19

0.06

≤0.5

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实验结果及分析

　　1.激光与电弧中心距离DLA　　激光与电弧中心距离DLA23同DLADLALA主要是通过影响复合

MIG焊的[,52和图3。其它工艺规范如:5.9m/min,激光功率:3.5kW,保护气体:40(L/min)He+15(L/min)Ar,电弧电压:27.3V,电流:222A,焊接速度:1,离焦量+

2mm。

。从图4中等离子体形态可以看到当DLA在2mm左右时时激光与电弧之间的相互作用非常剧烈,电弧增强激光热源,使其扩大小孔的尺寸,从而使热量能够到达更深的区域,增大熔深。但当电弧正指向激光作用点时即DLA为0mm,因为电弧扰乱了匙孔的平衡,而且电弧等离子体能够吸收和散射激光的能量,反而使熔深减少,熔宽增加;当DLA大于2mm时,电弧与激光是相互分离的,电弧对激光的影

Fig2　PenetrationandwidthofweldindifferentDLA

DLA=2mm　　　　　DLA=5mm　　　　　　　DLA=11mm　　　　　DLA=15mm

Fig3　Cross-sectionshapeofweldindifferentDLA

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本文以激光 - MIG复合焊焊接工艺参数对焊缝形状的影响为出发点 ,对复合焊进行了初步的研究。

DLA=0mm　　　　　DLA=2mm　　　　　　　DLA=5mm　　　　　　　DLA=11mm

Fig4　PhotographofplasmaindifferentDLA

Fig5　Effectofdefocusingdistanceonweldpenetrationandwidth

　　2.离焦量

　　离焦量指焦点偏离工件的距离,实质是改变辐射到工件表面的功率密度,但起作用不止如此焦的方式有两种:反之为负离焦。等时,,但一般来说负离焦量时工件内部功率密度大于表面处,焦点处的高能量密度完全用于熔化母材,因此可获得更大的熔深,另外焦点位置小于零,工件与喷嘴端部较近,保护气因流动路径的缩短而挺度增加,有利于进一步消除等离子体

[6]

。为了增加熔深,焊接过程中一般都采

用负离焦,由于不同的激光器光束质量不一样,焊接过程中对离焦量的要求也不一样。本文中采用300mm的焦距的铜镜,激光器光斑直径在焦点处仅

有0.26mm,在焦点处的激光功率密度达到5.2×106W/cm2,添加电弧后由于在激光的引导下电弧能

够到达激光小孔,焦点处的能量密度进一步提高。如果继续采用负离焦,焦点处的高能密度全部用来熔化母材 …… 此处隐藏：3294字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……