工艺参数对AZ31镁合金激光-MIG复合焊缝成形的影响

系统研究激光功率、电弧电流和热源间距对10 mm厚AZ31镁合金激光-MIG (Metal inert gas) 复合焊接工艺稳定性和焊缝成形的影响规律.结果表明:实现最大激光-电弧协同效应的最优热源间距为3 mm;复合焊接熔深决定于激光功率;MIG电弧电流对焊缝宽度有显著影响,但是对焊接熔深影响有限;在优化的工艺参数下,激光-MIG复合焊接能够有效消除镁合金激光焊缝中存在的表面成形缺陷,焊接速度提高50%;与MIG焊接相比,复合焊接熔深提高近10倍,电弧燃烧和熔滴过渡稳定性大幅度提高;因而激光-MIG复合焊接是镁合金焊接的一种有效方法.     

焊接参数对铝合金激光——MIG电弧复合焊缝熔深的影响

以5A06(LF6)铝合金为研究对象,研究了铝合金激光-MIG电弧复合焊(HYBRID焊)时焊接参数的变化对焊缝熔深的影响规律,并将焊接参数的变化对激光-MIG电弧复合焊、MIG电弧焊、激光焊的焊缝熔深的影响进行了综合比较分析.结果表明,若以等效于激光焊熔深的MIG电弧功率为分界线,可以把MIG电弧的功率分成高、低能量两个区,当激光与低能量电弧区的电弧复合时,激光对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊的熔深大于该区的MIG电弧焊;当激光与高能量电弧区的电弧复合时,电弧对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊缝主要体现为MIG焊缝的特点,加入激光的优势主要体现在增加焊接速度方面,即高速焊时也可获得良好的焊缝成形.     

低功率YAG激光-MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢.结果表明,低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光-电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂.     

高强铝合金VPPA-MIG复合焊接焊缝成形机理

VPPA-MIG复合焊集VPPA穿透力强和MIG焊熔敷效率高的优点,弥补了单VPPA焊工艺区间窄且需立焊和MIG焊熔深浅的不足. 使用Red Lake Y4高速摄像获取6 mm厚2A12铝合金VPPA-MIG复合焊接熔池图像,建立了熔池受力模型. 对比分析了复合热源不同能量配比对焊缝成形和熔池形貌的影响及VPPA-MIG与单MIG焊缝成形特点. 结果表明,VPPA-MIG复合热源相比单VPPA热源易保持焊缝成形稳定性. VPPA电流接近穿孔阈值时,配合较低功率MIG热源可以获得6 mm厚2A12铝合金良好焊缝成形;VPPA能量比例过低时,小孔较浅,熔化效率较低,不能起到增加熔深的作用;VPPA能量比例过大,易使熔池失稳,焊缝成形不良. 热源输入功率相同时,VPPA-MIG复合焊比MIG焊显著增加焊缝熔深和深宽比,提高生产效率.     

铝锂合金YAG-MIG复合焊焊缝成形特征

基于铝锂合金激光电弧复合焊焊缝成形特征的分析,对5A90铝锂合金YAG-MIG复合焊接工艺展开研究.固定选取合理的焊接位置条件下,讨论了激光功率、焊接速度、焊接电流和热源作用间距等主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律.结果表明,两热源间距在0～6mm之间时有较好的复合效应;激光功率的增加对增大焊缝熔深和背面熔宽起主导作用;焊缝正、背面熔宽随着焊接速度的提高均明显减小,熔深亦有减小趋势;焊接电流加大时,焊缝熔深和熔宽显著增大.     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊特性分析

选用多股绞合焊丝替代传统焊丝,将激光热源与多股绞合焊丝MIG焊热源相匹配. 借助高速摄像系统,提取焊接过程中熔池和匙孔特征量,开展5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺特性研究,探讨了不同工艺参数下焊缝成形与熔池行为相关性及焊接气孔规律性研究. 结果表明,主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律与常规焊丝激光-电弧复合焊相一致,由于激光束的指向性,焊缝熔深受激光能量密度影响较大,因此焊缝熔深与激光功率呈正比,与焊接速度、离焦量的绝对值呈反比,焊接电流与光丝间距的影响不大;焊缝熔宽受电弧参数影响较大,且熔宽与熔池面积变化有一一对应关系,熔池面积变大,熔宽增加;余高与熔敷速度有关,因此焊接电流越大、焊接速度越小,余高越大.此外高能量密度激光热源的加入突出了多股绞合焊丝的自旋转特性的优势,特别是焊接电流在130 ~ 200 A范围内,随着焊接电流的增加,多股绞合焊丝的旋转频率增加,旋转特性带来的拓展焊缝宽度及对焊接气孔的抑制等优势更为明显.     

304不锈钢MIG、激光和激光-MIG复合焊接工艺对比研究

采用MIG焊、激光焊、激光-MIG复合焊分别在5 mm厚304不锈钢板上进行堆焊,对比分析三种焊接方式下焊接接头的宏观形貌和显微组织。试验结果表明,激光-MIG复合焊接中激光与电弧两热源叠加并产生复合作用,焊缝兼有MIG焊和激光焊的形貌特征,其中MIG电弧主要作用在复合焊熔池的上部,具有MIG焊焊缝大熔宽、浅熔深特征,激光热源主要作用于复合焊熔池的下部,具有激光焊焊缝大深宽比特征。因为热源的复合作用,激光-MIG复合焊接拥有比单MIG焊接和激光焊接更好的桥接能力、成形能力和组织性能。     

Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊工艺参数对焊缝成形的影响

以304不锈钢为对象,借助焊缝成形参数来评价YAG激光+CMT电弧复合热源横焊焊缝的成形特征,研究了Nd:YAG激光+CMT复合热源横焊过程中焊接工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,在CMT电弧焊接中加入激光可以改善横焊焊缝成形;在激光能量和焊接电流一定时,光丝间距存在一个最佳匹配,使得Nd:YAG激光+CMT复合热源横焊焊缝成形良好;与其它复合热源焊接相对比激光功率对熔深影响较大,对横焊焊缝成形的影响程度与焊接电流有关;焊接速度对横焊焊缝成形影响显著;离焦量对横焊焊缝成形影响较小;电弧功率对横焊焊缝的偏离度影响显著.     

YAG激光与脉冲MIG复合焊接

研究了YAG(掺钕钇铝石榴石 ,Nd 3:Y3Al5O1 2 )激光与脉冲MIG电弧复合焊接铝合金的新工艺 ,设计制造了复合焊接机头 ,探讨了各种规范参数对焊缝成形的影响规律及激光与电弧的复合作用。结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 -脉冲MIG复合焊接铝合金焊缝成形美观 ,无气孔等缺陷 ,熔深与激光单独焊比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺。     

低碳钢激光预熔活性焊接法

以8 mm厚的低碳钢为研究对象,在氧气的保护下,用小功率光纤激光在待焊焊件表面进行预熔处理,使表面熔化生成一层氧化层,然后用TIG焊或激光电弧复合焊覆盖氧化层,研究工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,激光预熔后进行覆盖焊接,电弧没有收缩,熔深增加到1.5倍左右,表面成形良好.随着电流的增加,熔深增加,但激光预熔后的焊道增加更快.随着焊接速度的增加,熔深减小.随着激光预熔功率的增加,熔深增加.随着复合焊接中激光功率的增加,熔深增加.焊缝含氧量的增加,使得表面张力温度系数由负变正,是低碳钢激光预熔活性焊接熔深增加的主要原因.     

高强铝合金的MIG以及激光-MIG焊接工艺对比

以20 mm厚的2519-T87高强铝合金为研究对象,研究了熔化极惰性气体保护焊 (MIG焊)和CO2激光-MIG复合焊的焊接效率、组织以及力学性能之间的区别.结果表明,激光-MIG复合焊的焊接效率是MIG焊的5倍,焊接熔深更大,接头的抗拉强度也提高到母材的70%以上,而MIG焊接头抗拉强度仅仅只有母材的60%左右.由于复合焊的热输入比较小,而且熔池的熔融金属的流动情况以及温度梯度与MIG焊有很大的不同,复合焊的焊缝组织比MIG焊的更加细小,接头处的也没有发现MIG焊接头中出现的等轴晶区.     

工业纯钛光纤激光-MIG复合焊接工艺及性能

采用光纤激光与熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)复合焊接工业纯钛,分别对激光焊、MIG焊和复合焊接头的焊缝表面成形、横断面进行了观察,并进行了激光焊和复合焊接头的拉伸试验及杯突试验.结果表明,复合焊的电弧稳定性比MIG焊显著提高,焊接速度可提高7倍;复合焊与激光焊接头的抗拉强度高于母材;复合焊接头的杯突值优于激光焊接头的杯突值,这是因为复合焊焊缝的微观组织有利于接头的塑性.因此,采用光纤激光-MIG电弧复合焊接方法很好地实现了工业纯钛的高速焊接,焊缝成形良好,接头的塑性优于单一激光焊的塑性.

Abstract：

Fiber laser-metal inert gas (MIG) arc hybrid welding was used to weld the commercial pure titanium (CP-Ti). The weld appearance, cross section, tensile strength, Erichsen value and microstructure of the CP-Ti welded joints were studied. The results show that the arc stability is substantially improved and the welding speed can be increased to 7 times by fiber laser-MIG hybrid welding. The welded joints by laser welding and the hybrid welding exhibit the higher ultimate tensile strength than those of the base metal. In addition, the welded joint by the fiber laser-MIG hybrid welding has higher Erichsen values than that by laser joints. The difference in plasticity is attributed to the microstructure changes in the welded joint of hybrid welding. Thus, the fiber laser-MIG hybrid welding of CP-Ti can be carried out suecessfully at higher welding speed with a good combination of weld bead appearance and plasticity.     

Correlation between laser-wire distance and Nd：YAG laser ＋ P-GMA hybrid welding heat input parameters

In laser+P-GMA hybrid welding,laser-wire distance is an important parameter to describe the distance from laser spot to the center of the pulsed gas metal arc.The experiments results show that the optimal laser-wire distance with the deepest weld penetration increases with welding current and laser power being increased and decreases with welding speed being increased.Welding current,laser power and welding speed determine the hybrid welding heat input in laser+arc hybrid welding process,so there is a correlation between the optimal laser-wire distance and the hybrid heat input welding parameters for the deepest weld penetration: the optimal laser-wire distance increases with the heat input being increased.The positive correlation between the optimal laser-wire distance and the hybrid welding heat input is induced by the characteristics of the limited influence of P-GMA welding process on laser transmission and the dependence of weld penetration of hybrid welding on laser power.     

2A14铝合金激光-MIG复合填丝焊特性分析

针对2A14铝合金同时进行了激光-MIG复合焊和激光-MIG复合填丝焊试验,对比分析了激光功率、离焦量、焊接速度、焊接电流、光丝间距、填丝速度等工艺参数对两种焊接方法焊缝成形的影响规律.结果表明,铝合金激光-MIG复合填丝焊方法切实可行,工艺适应性良好,与铝合金激光-MIG复合焊相比,均能在较宽的工艺参数范围内实现良好的焊缝成形;相同试验参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形特征与激光-MIG复合焊基本相同,但其熔敷速度明显大于激光-MIG复合焊,焊缝余高明显增加.     

不锈钢薄板大间隙接头激光-MIG电弧复合高速焊接工艺

采用填充ER316焊丝的光纤激光-MIG电弧复合焊方法,焊接间隙为0.5 mm、厚度为1 mm的SUS444铁素体不锈钢薄板对接接头和搭接接头,研究了获得成形良好的对接接头和搭接接头的工艺参数窗口和极限焊接速度,并对焊缝进行了着色渗透检验和拉伸试验. 结果表明,合理匹配焊接速度和焊接电流,是获得成形良好的大间隙接头的关键;当焊接速度过小或焊接电流过大时,较大的热输入导致焊缝过度熔透,焊缝成形不良;当焊接速度过大或焊接电流过小时,较小的热输入导致焊缝未熔透. 对接接头焊缝成形质量良好且熔透的极限焊接速度可达12 m/min,而搭接接头的极限焊接速度为5 m/min. 成形良好的焊缝均未发现表面裂纹. 拉伸试验表明,对接接头断裂在母材上;搭接接头绝大部分断裂在熔合线附近,极限焊接速度下获得的搭接接头的抗拉强度是母材的84.2%.     

激光与电弧间距对激光复合焊熔滴过渡的影响

采用高速摄影设备研究了在两种焊接电流工艺参数下激光与电弧的间距变化对CO2激光-MIG电弧复合焊接熔滴过渡过程的影响.试验发现,在高速MIG焊接时熔滴过渡不稳定,在激光-MIG复合焊接时,由于激光光致等离子体对熔滴的热辐射作用和对电弧的吸引作用而改变了电弧的形态及相应的熔滴的受力状态,使得熔滴的过渡过程发生了改变,对于不同的焊接电流工艺参数,存在不同的最佳激光与电弧间距.结果表明,在最佳间距下,即两个等离子体的耦合作用良好时,熔滴过渡形式为单一的稳定射流过渡,电流电压恒定,焊缝成形良好.