激光-电弧复合焊焊缝的熔深和熔宽

激光-电弧复合焊焊缝的熔深和熔宽

激光-圆弧变换、a-tig和搅拌摩擦焊接被认为是目前焊接领域的三个研究热点。通过不断研究，人们发现采用激光-电弧复合焊可有效地解决焊接气孔等问题，尤其随着铝合金材料在工业产品中的广泛应用，它是焊接铝合金材料的一种理想方法1复合焊焊缝的微观组织在平板试件上进行焊接试验（焊接参数见表1），从其焊缝表面形貌（图1）看，单独激光焊接时表面成型较差有凹陷，TIG-激光（TIG在前，激光在后）复合焊接后焊缝表面成型质量最好，焊缝表面有余高。从熔深、熔宽的比较（表2）可看出，TIG-激光复合焊所得到的焊缝熔深最深（是单独激光焊接的两倍多），激光-TIG（激光在前，TIG在后）复合焊的焊缝熔宽最宽。从焊缝横截面形貌（图2）来看，无论是单独激光焊还是复合焊，激光小孔效应均较明显。从焊缝金相组织（图3）和硬度（表3）比较来看，复合焊焊缝熔合线附近枝状晶尺寸较单独激光焊的要粗大一些，但硬度基本无差异。从试验结果分析和焊接过程物理现象的观察可以看出，在复合焊接过程中TIG电弧一方面对焊接材料起到预热的功能，提高了焊接母材对激光的吸收率，另一方面缓和了激光照射部位的急剧冷却，所以在铝合金的焊接过程中提高了焊缝熔深，防止了凝固裂纹及缩松、气孔等缺陷的产生，焊缝质量较理想。2lf6洛阳yag激光-tig匹配在复合焊接过程中，影响焊缝质量（熔深、熔宽）的因素较多，如焊接速度v、离焦量f2.1焊接速度对焊接的深度和宽度的影响2.2离焦量对焊缝熔高、熔宽的影响其他条件不变，仅改变YAG激光离焦量来进行复合焊接,结果如图7和图8所示。可看出，离焦量是一个对焊缝熔深影响较敏感的参数，离焦量在-0.5mm至0mm之间时熔深较深，说明激光与电弧的复合效果较理想。因此，在复合焊接过程中为获得大熔深，离焦量应选择在-0.5mm至0mm之间为宜。2.3距离d的影响图9为电极与激光束之间不同距离复合焊接后焊缝横截面形貌；图10为其对焊缝熔深、熔宽的影响规律。可看出，熔深、熔宽随着距离d的减小而增大；而距离越远，熔深、熔宽总体上变小。这主要是因为距离增大后，电弧中心与激光束的距离随之变大，激光对电弧的吸引作用减弱，复合效果不明显。因此，在复合焊接过程中，在充分考虑到焊枪不妨碍激光射入的情况下，应尽量减小钨极与激光斑点的水平距离。2.4金相组织与硬度图11是不同TIG焊接电流条件下得到的焊缝横截面形貌。焊接电流大于80A后焊缝分层现象较明显（顶层为TIG焊接所致，底层为YAG焊接形成）。为考察这种分层对焊缝质量的影响，分别对电流120A和140A条件下的焊缝组织（图12）和硬度（表5）进行了比较，从金相组织的对比来看，在分层的边界枝状晶尺寸较大，但从焊缝不同区域的强度值对比来看，硬度没有大的差异，这说明分层对焊缝质量影响不大。图13是焊接电流对熔深、熔宽的影响规律。可看出，焊接电流同样是一个对熔深影响较敏感的因素，熔深、熔宽随着电流的增大而急剧加大。另外还可看出，随着焊接电流的加大，焊缝熔合区域分层现象更为明显。分析其原因是由于焊接电流加大，对母材表面的预热程度加强，激光能量被母材充分的吸收，小孔效应明显，熔深因此变大。3复合焊试验结果激光-电弧复合焊接比单独激光焊所获得熔深要深，焊缝质量要好。根据激光-电弧复合焊接LF6铝合金初步工艺试验可以看出，TIG+CO在LF6平板上进行不同焊接速度的TIG+YAG复合焊试验，结果如图5所示。可看出，焊速在600mm/min左右时熔深最深，随着焊速的增加熔深减小，焊速在800mm/min和1400mm/min区间熔深变化不大，说明激光和电弧复合效果不理想。熔宽在焊速低于1000mm/min时较窄。从焊缝纵截面形貌（图6）可看出熔深波动随着焊