论文部分内容阅读
激光—电弧复合焊接是一种新兴的焊接技术,它将激光与电弧两种截然不同的热源复合在一起,同时作用于同一零件的待焊位置,既发挥了两种热源的优势,又弥补了各自的不足,成为了一种全新高效的焊接方法。本文在总结国内外激光—电弧复合热源焊接研究现状基础上,对CO2激光—TIG（Tungsten inert gas）复合焊接技术进行了工艺研究。所采用的激光器为Rofin Sinar 5kW快轴流CO2激光器,电弧焊机为Miller TIG焊机,建立了CO2激光—TIG电弧旁轴复合焊接系统,在此基础上以3mm厚316L不锈钢板为焊接对象进行了堆焊试验,用显微镜对焊缝的横断面几何形貌进行了测定,结果表明:CO2激光—TIG复合焊接技术比单独激光焊接和电弧焊接接头的熔深更深、熔宽更大,焊缝成型更美观,接头的焊接质量更好。本文系统研究了激光功率、电弧电流、热源间距等工艺参数对焊缝成形的影响规律。结果表明:在一定的焊接工艺条件下,激光功率主要影响焊缝熔深,而电弧能量主要影响熔宽。在激光功率大于2.5 kW时,会产生小孔效应,其对复合焊接熔深影响显著;而当电弧电流小于150A时,焊接熔宽与两热源的热输入关系密切,当电流大于150A时,仅电弧电流是焊接熔宽的决定性因素;两热源间距存在一个最佳值2—3mm,此时,焊接熔深可提高1.46—2.54倍。这一结论表明,CO2激光—TIG复合焊接技术容易获得比较理想的焊接接头。在以上研究的基础上,本文进一步系统地研究了保护气体组分及其保护方式对CO2激光-TIG电弧复合焊接工艺稳定性之间的关系。结合所拍摄的焊接过程等离子体图片和焊缝形貌特征及其熔深、熔宽数据,分析了激光与电弧等离子体之间的作用机理。结果表明:在有同轴气体保护下,其能压缩等离子体,增大焊接熔深,而没有该气体时,电弧处于膨胀状态,其吸收和屏蔽激光能量,容易产生电弧畸变的不稳定复合。并据此理论得到了以下结论:只有在合理的气体保护方式下激光与电弧才能取得增强的焊接结果,其中气体保护方式对激光和电弧等离子体相互作用程度的影响是决定两者能否有效耦合的关键因素。单独TIG焊炬保护不能保证激光和电弧的有效耦合,TIG焊炬加旁轴喷嘴的方式只能在较窄的参数范围内获得有效耦合,而TIG焊炬加同轴喷嘴的保护方式则在较宽的范围内都能保证两种热源的有效耦合。