激光-电弧复合热源焊接技术

具有焊接质量好、焊接速度快等优点的激光-电弧复合热源焊接技术,已经广泛地应用于汽车、航空等工业的薄壁金属焊接中.然而,常用的激光源价格昂贵、体积庞大并且电-光转换效率低,大大限制了复合焊技术的推广和应用.新一代高性能激光-光纤激光的开发和应用拓宽了激光-电孤复合热源焊接技术的应用范围,使其更易于实现工程化.通过介绍当前世界上激光-电弧复合热源焊接技术的应用和研究情况,展现了激光-电弧复合热源焊接技术广阔的应用前景,阐述了其发展方向.     

激光与电弧复合焊接技术

综述了激光—电弧复合热源焊接的国内外研究状况，总结了激光—电弧复合热源焊接的物理特性，并对激光—电弧复合方式的焊接特点、研究状况、应用范围作了论述。     

铝合金激光-电弧复合焊接工艺研究

对LF6铝合金的澈光-电孤复合焊接工艺进行了初步研究。通过工艺试验，分析研究了焊接速度．激光焦点位置、钨极与激光束之间的距离、焊接电流对焊缝质量（络深、熔宽）的影响规律。     

激光-GMAW复合焊接电弧热源形式对焊接过程参数及焊缝形状的影响

激光-脉冲GMAW复合焊接和激光-连续GMAW复合焊接两种热源形式在复合焊接中使用范围广,应用前景好。系统研究这两种热源形式和脉冲GMAW焊接以及连续GMAW焊接在焊接过程中的电参数变化特征及焊缝的形状尺寸。结果表明,激光-脉冲GMAW复合焊接中电参数平稳,焊接过程稳定,可有效地促进熔滴过渡,并且获得的焊缝尺寸较理想,熔深大、余高小,但激光功率3 000 W的复合焊接短路时电参数波动性增大。     

激光-GMAW复合焊接电弧热源形式对焊接过程参数及焊缝形态的影响

激光-脉冲GMAW复合焊接和激光-连续GMAW复合焊接两种热源形式在复合焊接中使用范围广,应用前景好.系统研究这两种热源形式和脉冲GMAW焊接以及连续GMAW焊接在焊接过程中的电参数变化特征及焊缝的形状尺寸.结果表明,激光-脉冲GMAW复合焊接中电参数平稳,焊接过程稳定,可有效地促进熔滴过渡,并且获得的焊缝尺寸较理想,熔深大、余高小,但激光功率3000W的复合焊接短路时电参数波动性增大.     

激光-电弧复合焊接过程中高频干扰的消除

激光-电弧复合焊接过程中,由于引孤产生的高频干扰了激光器的控制系统,造成了激光和电弧不能实现复合焊接.通过分析研究高频引弧对焊接电源和激光器的干扰途径,采取相应的措施,有效地消除了高频干扰问题,成功实现了激光和电弧之间的复合焊接.     

铝合金激光焊接技术的发展现状

介绍了近年发展起来的基于激光热源的铝合金焊接技术。它主要包括5种方法：激光辉、电孤强化激光焊、双束激光焊、顺序电弧激光焊、激光辅助焊接，讨论了每种方法的特点和作用机理。     

高效弧焊设备与方法在船舶制造中的应用现状

弧焊是船舶制造中采用的关键生产技术,它在很大程度上影响船的制造周期和成本.近年来,为了进一步提高焊接效率,各国在传统型造船高效焊接技术的基础上,大力发展更为高效的弧焊焊接设备与方法,其中主要有高效船舶机器人焊接、船舶双丝气电立焊、船舶多丝孤焊和船舶激光-电孤复合焊接.虽然我国已成为世界第三船船大国,但在造船领域与国际先进技术的差距仍是巨大的,必须跟踪国际先进水平发展的动向,使高效弧焊焊接成为我国船舶发展的必然趋势.     

激光-电弧复合热源焊接

在激光热源的基础上复合电弧进行焊接，可以降低焊接成本，提高焊接效率。本文综述了激光—电弧复合热源焊接国内外研究的现状，对旁轴式和同轴式两种复合方式进行了分析比较，并展望了该技术的发展前景。     

YAG—MIG复合焊接条件下复合等离子体动态特征

利用高速摄像,对单YAG、单MIG、YAG—MIG激光电弧复合焊接铝锂合金5A90时的等离子体动态过程进行了深入研究。结果表明：①YAG—MIG复合焊的等离子体在MIG孤存在阶段,与MIG弧具有相近之处,其周期性与MIG相似,但在MIG弧熄灭阶段与MIG焊和YAG焊都有明显的区别;②在强MIG等离子体复合强YAG等离子体时,复合焊的等离子体强度和形状发生明显变化,且不是二者的简单叠加结果。它呈现一种不规则的弧,充分说明尽管在单激光焊接时等离子体较弱,但在复合焊时,它对MIG孤的影响不容忽视;③在MIG微弧复合强YAG金属蒸气／等离子体时,发现其等离子体的强度高于单一激光焊,且形状也有较大差别,表明此时虽然MIG电弧仅为微弧,但它对YAG金属蒸气／等离子体有显著的影响。     

激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性的影响因素

以低碳钢为研究对象,通过焊接电弧分析仪,对比研究了激光-短路MAG电弧复合热源焊接过程中焊接速度、激光与电弧的相对位置对焊接过程稳定性的影响规律.结果表明,随着焊接速度增加,MAG和激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性都会降低,但由于激光的引入,复合热源在高速焊接过程更稳定.与MAG相比,复合热源可以提高极限焊接速度1倍以上;复合热源焊接过程中,与激光在前引导焊接相比,电弧在前引导焊接过程稳定性更高.     

The effect of beam profile at a focal point on welding deformation. A study of the deformation behaviour by laser welding at micron or submicron level in automobile parts

Due to a growing awareness for the environment, demands for functions which enable cleaner exhaust emissions and lower fuel consumption have increased in the field of automotive components. In order to manufacture automotive components that meet these demands and still remain competitive, it is vital to develop high-precision processing technologies for realising new functions. One technique which has been receiving attention is laser processing.^1,2 Laser welding has a higher energy density and hence induces much less welding deformation than arc welding. However, even this degree of deformation is too significant to ignore in welding at micron and sub-micron levels (which is the subject of this study). Also, since the types of lasers used in laser welding vary greatly, an understanding of the characteristics between laser energy distribution (the beam profile) and welding deformation is necessary to improve precision in processing. For example, by examining the effects of different beam profiles at the focal point on welding deformation, it will be possible to obtain a beam profile and enable the reduction and control of welding deformation at the sub-micron level.     

YAG/MAG激光电弧复合焊工艺研究

利用YAG激光焊头和MAG焊枪旁轴复合进行了1Cr18Ni9Ti不镑钢的激光电弧复合焊工艺研究。研究表明：影响复合焊过程的主要工艺参数有激光功率、焊接速度、焊接电流、电弧电压、激光焦点位1、两热源的间距和相对于焊接方向的排列方式等；在一定的焊接工艺条件下所研究的YAG／MAG复合焊具有协同效应。电弧参数测试也表明，当激光与电弧复合的协同效应存在时，复合焊电流高于电弧焊，而电弧电压降低；若电弧采用过大的焊接电流与激光复合，尤其是在较低的焊接速度时，复合焊过程体现不出协同效应．复合焊熔深反而低于激光焊熔深。复合焊激光焦点位置变化对电弧稳定性和熔宽影响小，但获得最大熔深的焦点位王不同于激光焊。激光前置焊比激光后置焊获得的熔深大，两种条件下均在两热源闻距为0.5mm时熔深最大。     

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。     

铝合金激光-电弧双面焊接头特征分析

采用激光-电弧双面焊工艺进行铝合金焊接试验，发现该工艺不仅可以获得稳定可靠的焊接过程与美观的焊缝成形，还可以有效地增加接头熔深和降低焊接成本。主要研究了焊接参数对双面焊接头特征的影响。结果表明，激光功率增加时，双面焊两侧的熔宽都以同样的趋势增大；焊接电流增大时，电弧侧熔宽的增加趋势明显大于激光侧；增加激光功率或提高焊接电流都会引起焊缝最小熔宽的增大，且焊缝最小熔宽的深度也发生一定的变化。随焊接速度的提高，激光侧的深宽比增加，而电弧侧的深宽比减小。     

激光-微束等离子弧复合焊接过程的结构负载声发射信号表征

采用脉冲YAG激光焊、微束等离子弧焊和激光-微束等离子弧复合焊对304不锈钢进行焊接试验,实时采集焊接过程中的结构负载声发射信号,研究声发射信号对焊接过程的表征. 结果表明,激光离焦量为-2 mm的激光-微束等离子弧复合焊接,热源复合效果更好,焊缝表现出更显著的复合热源焊接特征. 焊缝获得了更好的表面成形和熔深、熔宽. 热源复合效果更好的焊接过程,其声发射信号波形表现出更大振幅,且更为均匀,并与激光热源的周期性相符,呈现出明显的复合热源焊接周期性. 因此可以利用焊接过程检测到的结构负载声发射信号表征激光和微束等离子弧两种热源复合效果特征.     

Application of grey relational analysis to determine welding parameters for Nd:YAG laser GMA hybrid welding of aluminium alloy

Abstract

Grey relational analysis is carried out to develop a new approach for optimization of Nd:YAG laser and gas metal arc hybrid welding parameters. The qualities of a welded material depend on various welding parameters. The parameters chosen for the current study include wire type, shielding gas, laser power, laser focus, travelling speed and wire feedrate. The welding experiments are performed on 6K21-T4 Al alloy sheet which are mostly used in automotive industries. The ultimate tensile stress, the bead width, and the penetration are chosen as the criterion for optimising the welding parameters. The method based on an orthogonal array following Taguchi's recommendation is adopted in the present study. Based on the results of grey relational analysis, a set of optimal welding parameters are obtained. The results show that the optimal welding parameters determined by the grey relational analysis are much improved compared to those from the preliminary set of experimental parameters.     

能源节约型激光诱导电弧复合焊技术及应用

围绕低能耗绿色焊接制造技术及理论开展研究,阐述低功率激光与电弧之间的相互作用机理,提出低功率脉冲激光诱导电弧复合高效焊的设计思想,建立了能源节约型的复合焊制造技术体系. 结果表明,采用低功率脉冲激光对电弧进行诱导使电弧能量密度显著提高,实现了激光与电弧两种热源之间的良好调控. 采用低功率激光诱导电弧复合焊技术成功实现了镁合金、钛合金及钢铁等多种金属材料的优质高效焊接. 该技术的发展为实现低能耗绿色焊接制造起到了积极的推动作用.     

激光-电弧复合热源

介绍了一种新型的激光——电弧复合热源焊接技术。它包括了3种主要的方法：电弧加强激光焊接、激光辅助电弧焊接和电弧激光顺序焊接。讨论了每一种方法的机理和应用前景。