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。     

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.     

激光-电弧复合焊接过程中等离子体的耦合行为

激光-电弧复合热源可以形成3种焊缝横截面的形貌,根据焊接参数对焊缝横截面形貌的影响建立了激光和电弧等离子体相互作用的物理机制.通过考察复合焊接过程中电弧等离子体中原子分布状态、电弧辐射光谱信息以及激光"匙孔"的行为对机制进行了验证.结果表明,激光对电弧等离子体的作用是通过激光形成的"匙孔"及其内部等离子体实现的,在适当参数下,电弧等离子体弧柱会进入激光"匙孔"内部,并与"匙孔"等离子体发生耦合放电,最终形成复合等离子体.电弧等离子体和"匙孔"等离子体的耦合作用有利于提高热源的能量密度.     

焊接电流对铝锂合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

对3mm厚5A90铝锂合金板材进行YAG-MIG复合焊试验,发现复合焊虽能增加MIG焊缝的熔宽和熔深,但当焊接电流小于一定阈值时.复合焊效果并非大于二者单独施焊效果之和.即复合焊只能实现"1+1<2"的焊接效果;只有当焊接电流超过该阈值时,复合焊才会出现"1+1>2"的焊接效果.此时复合焊的优势才得以充分体现.这主要是在复合焊接过程中,电流的高低影响熔池的铺展性,进而影响激光对母材的穿透力所致.     

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.     

数字激光视觉在激光焊和复合焊接中的应用

为了获得更高焊接速度下的焊接高质量,激光焊接或激光电弧复合焊接通常需要自动化的控制系统。智能的数字激光视觉技术能保证激光或激光电弧复合热源准确地对中焊缝,在焊接时根据所测量的间隙和错边等数据实时地调整焊接过程参数,并在线检测焊后焊缝成形和探测表面缺陷。DIGILAS/MDL智能激光焊接模块在激光拼焊中的应用和数字激光视觉在结构型材、船板、管件及直缝焊管等的激光电弧复合焊系统中的应用,说明激光视觉已成为激光焊接和激光电弧复合焊接系统中提高焊接质量和一致性、增加有效焊接时间和降低总体焊接生产成本的关键组件。     

铝锂合金激光焊接头典型缺陷分析

进行了激光自熔焊、激光填丝焊和激光一MIG电弧复合焊试验,借助光学显微镜观察和x射线探伤,分析了铝锂合金焊接接头典型缺陷的成因及控制措施.结果表明:铝锂合金焊接接头缺陷以表面等成形缺陷和内部气孔为主;不同焊接方法条件下所得接头的常见表面成形缺陷特征各异;通过合理调节焊接参数均可以实现对各种缺陷的有效控制.     

YAG激光焊接5A90铝锂合金金属蒸汽/等离子体特征

利用光谱测量、高速摄像等手段,对5A90铝锂合金YAG激光焊接过程中的金属蒸汽/等离子体的动态变化过程、光谱分布测量和计算表明:5A90激光焊接时金属蒸汽/等离子体几乎只从熔池正面喷出,主要强谱线为Li670.8,其次为镁和氩,温度大约为5600 K左右.在提出一种蒸汽反冲力估算方法的基础上,研究发现5A90焊接时最大蒸汽反冲力在5000～7000 Pa,而金属蒸汽/等离子体所有这些特征都与该材料中锂镁等元素的低沸点等特性相关.     

长输管道全位置激光-电弧复合焊接技术

采用激光-电弧复合焊接技术开展管道的全位置激光-电弧复合焊接可行性研究．结果表明,激光-电弧复合焊接工艺能够适应管道环焊缝焊接的要求．在从0°～180°的焊接过程中,通过调整焊接参数,均能够获得成形良好的焊缝．金相观察表明,母材和焊材熔合良好;焊接接头中心区狭长,具有激光焊的特点;热影响区具有电弧焊的特点;金相组织不受位置影响．焊接接头的硬度接近母材,抗拉强度接近或超过母材;在无内部缺陷的情况下,弯曲试验和冲击试验结果满足现行标准要求．     

YAG-MIG复合焊接5A90等离子体光谱分析与温度计算

5A90铝锂合金在航空航天中的重要应用使得对其焊接性的研究变得尤为重要.在YAG-MIG复合焊接5A90的条件下,使用光谱仪对焊接过程中金属蒸气/等离子体进行监测,获得了其特征光谱分布,并由谱线相对强度法计算获得了金属蒸气/等离子体的温度,并对焊接工艺参数对金属蒸气/等离子体温度的影响进行了探讨.结果表明,复合焊接的特征光谱在350～850 nm范围内以大量的高强度的氩离子谱线为主,伴有少量镁、锂离子.得到了一组工艺参数下复合焊接5A90过程中等离子体的平均温度为6 554 K,比同等工艺参数水平下YAG焊的增加了将近1 200 K,而与电弧焊的比较接近.     

Characteristics of 5A90 Aluminum-lithium Alloy by YAG-MIG Hybrid Welding

The characteristics of 5A90 Aluminum-Lithium alloy by YAG laser and MIG arc hybrid welding (Hybrid welding) were studied.Compared with the laser beam welding (LBW),the hybrid welding could not only improve the weld appearance significantly,but also have better engineering compatibility.The obvious microstructure characteristics of joint by the hybrid welding are fine-grained layer near fusion-line and the equiaxed grain in most area of welded seam.The subgrains of the equiaxed grains,located in the weld center,tend to coarse from bottom to top of weld joint.The microhardness of welded seam by the hybrid welding (83.57HV0.2) is lower than that by LBW (95.65HV0.2),but the uniformity of the former is better than that of the latter.The ultimate strength and the elongations after fracture of the joint by the hybrid welding are lower than that by LBW.The tensile fracture always occurs in HAZ or weld centerline,and the fractography presents mixture rupture.Therefore,if the combined mechanical properties of joint by the hybrid welding meet the operation requirements,it should be improved by reasonable artificial aging or heat treatment after welding,and it also should develop a better filler wire matched with the base metal.     

YAG激光等离子弧复合焊接热源光谱特征分析

利用所研制的YAG激光等离子弧复合热源,进行了不锈钢激光等离子弧复合焊过程的电弧、光致金属蒸气成像观察和光谱分析.研究结果表明,不锈钢的激光焊金属蒸气云与等离子弧具有完全不同的动态特征,其线光谱峰出现在不同的波长带,激光焊Ar谱线波长出现在 520 nm,等离子弧焊的Ar谱线波长均大于696 nm,当激光与等离子弧复合,线光谱是两者的组合,谱线强度增大,可观察到Fe、Cr和Ni等的特征光谱产生.复合焊线光谱特征与激光功率、焊接电流、热源间距和热源顺序密切相关,当热源间距很大时,复合焊的光谱特征实际上是两种热源特征光谱的简单组合,这主要取决于激光与电弧的相互作用.     

铝合金激光-电弧复合焊接工艺研究

对LF6铝合金的激光-电弧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(熔深、熔宽)的影响规律。     

Welding of aluminium alloy by using filler-added laser-arc hybrid welding process

Laser-arc hybrid welding is considered to be an efficient, practical welding process because its deposited metal from welding wire can increase gap-bridging ability and prevent welding defects such as undercutting or underfilling. The deposition rate from welding wire, however, cannot be adjusted independently on the welding current under the stable welding conditions because it is necessary to maintain a constant arc voltage. Although the combination of a higher deposition rate and a lower welding current is sometimes needed, for example during the welding of a thin sheet, a high deposition rate generally accompanies with a high welding current in the conventional laser-arc hybrid welding. In order to solve the above-mentioned problems, the authors have proposed a novel method, a filler-added laser-arc hybrid welding (FLA welding) process, to increase a deposition rate without increasing the welding current itself in the welding of aluminium alloy. As a result, gap-bridging ability can be increased in the welding of both thin and thick plates. In this paper, the welding of aluminium alloy butt joints by using FLA welding process is discussed.     

CO_2激光与TIG复合焊接铝合金

以铝合金2A12为主要研究对象,研究CO2激光与TIG复合热源焊接铝合金的工艺特点,设计制造了双焦点激光-电弧复合焊接头,讨论了影响复合焊接的各工艺参数。结果表明:影响复合焊接过程的主要工艺参数有激光功率、焊接速度、焊接电流、激光焦点位置以及两热源之间的距离等,并且在比较宽的参数范围内CO2激光与TIG复合焊接铝合金焊缝成形美观、无气孔等缺陷,焊速显著提高,是一种理想的焊接工艺。     

镁合金焊接技术研究进展

介绍了镁合金先进焊接工艺,包括A-TIG、电子束焊、激光焊、激光-电弧复合焊和搅拌摩擦焊。针对镁合金焊接的特点,提出了有效的焊接工艺。实践表明,上述几种焊接方法均具有独特的优越性,可有效地解决镁合金焊接所面临的难点。     

CO2激光与TIG复合焊接铝合金

以铝合金2A12为主要研究对象，研究CO2激光与TIG复合热源焊接铝合金的工艺特点，设计制造了双焦点激光一电弧复合焊接头，讨论了影响复合焊接的各工艺参数。结果表明：影响复合焊接过程的主要工艺参数有激光功率、焊接速度、焊接电流、激光焦点位置以及两热源之间的距离等，并且在比较宽的参数范围内CO2激光与TIO复合焊接铝合金焊缝成形美观、无气孔等缺陷，焊速显著提高，是一种理想的焊接工艺。