铝合金激光-小功率脉冲MIG电弧复合热源焊接特性分析

针对5A06铝合金,通过一系列对比数据综合分析了MIG焊和激光MIG复合热源焊接技术在焊缝熔深、焊缝成形、焊接速度、焊接热输入等方面的优缺点.结果表明,在MIG平均电流小于200 A的小功率脉冲MIG电弧区域内,等热输入且等焊接速度条件下,激光-MIG复合热源焊接技术与MIG相比可以提高焊缝深宽比1～2倍,增加焊缝熔深0.43～2.5倍;等热输入且等平均焊接电流条件下,与MIG相比,激光MIG复合热源焊接技术可以提高焊接速度0.6～1.5倍,增加焊缝熔深0.5～5.9倍;激光MIG复合热源焊接技术可以用高于MIG焊0.6～6.5倍的焊接速度和更小的焊接热输入获得与MIG同样的焊缝熔深;与MIG焊相比,激光MIG复合热源焊缝的铺展性更好,更适合于高速焊接;MIG复合2 kW的激光能量后会增加平均电弧电压、减小平均电流.     

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.     

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.     

铝合金激光-MIG复合填丝焊稳定性分析

通过与铝合金激光-MIG复合焊方法相对比,主要研究了铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝成形、熔深稳定性、余高稳定性、焊缝气孔率、激光匙孔特征、等离子体特征. 试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊焊接过程稳定,焊缝成形良好,额外填入的焊丝可以连续稳定地过渡到熔池中,激光匙孔具有明显的形成、长大、湮灭周期性变化特征;相同工艺参数条件下,铝合金激光-MIG复合填丝焊的焊缝熔深稳定性、余高稳定性与激光-MIG复合焊相当,激光匙孔开口面积约增加15.34%,等离子体+电弧总面积约增加1.95%.     

Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊工艺参数对焊缝形貌的影响

以304不锈钢为对象,借助横焊焊缝横断面图像来分析Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊焊缝横断面的成形特征,研究了Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊过程中焊接工艺参数对焊缝横断面形貌的影响.结果表明,在Nd:YAG激光+CMT电弧复合热源横焊中,焊接工艺参数对横焊焊缝横断面形貌的影响显著;Nd:YAG激光加入CMT电弧焊中明显提高了复合焊缝以及复合焊中CMT焊缝的熔深;采取适当的焊接工艺参数(小的光丝间距、大的激光功率、小的焊接速度、适合的离焦量以及小的或大的CMT功率)可以避免熔池机械式叠加和焊缝横断面错位现象,使得焊缝成形良好.     

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...     

X80管线钢激光-电弧复合焊接工艺

激光-电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种焊接工艺,影响焊接过程稳定性和焊接接头质量的因素较多。针对X80管线钢,系统开展了光纤激光-MIG电弧复合焊工艺研究。在对比光纤激光焊、MIG焊和激光-MIG复合焊的基础上,分别考察焊接电流、激光功率、焊接速度、光丝间距、离焦量等参数对焊缝成形的影响,并优化了激光-MIG复合焊的焊接工艺参数。     

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.     

7A05铝合金CO_2激光-MIG复合焊气孔形成及控制机理

采用CO_2激光-MIG复合焊对7A05铝合金进行了焊接工艺研究,研究了热源间距、焊接速度及MIG焊接电流对焊接气孔形成规律的影响。通过对焊缝进行X射线检测,进一步探讨了气孔的特征及其形成原因和控制方法。结果表明,焊缝中的气孔数量与板材的焊前处理状态、焊接保护效果及焊接工艺有着显著的联系。其中,冶金类气孔的形成机制是铝合金板材及焊接材料表面的水分分解出氢溶入到熔池中不能逸出,因而,通过加强焊前处理及减少熔池吸氢时间可有效控制冶金类气孔的形成;工艺类气孔的主要形成机制是激光深熔焊的"匙孔"坍塌,而通过优化激光-MIG复合焊接工艺及加强熔池背部保护也可较好地控制工艺类气孔的形成。     

激光-MIG复合热源铝合金层间堆积快速成形

在铝合金熔化极惰性气体保护焊快速成形过程中,由于焊接热输入量大、电弧稳定性差等因素,层间堆积时易产生熔池外溢、坍塌等成形缺陷.应用低功率激光-MIG复合热源焊接工艺,以两种不同的层间堆积方式形成了铝合金单道多层墙体零件.并对零件的表面质量、金相组织以及显微硬度进行了分析.最后用该工艺在无支撑条件下形成了40°的斜面墙体零件.结果表明,与常规MIG焊相比,低功率激光-MIG复合热源焊接工艺能够对铝合金层间堆积过程进行更加精确稳定的控制,且零件组织更加均匀.     

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.     

7A52厚板铝合金激光-MIG复合焊接组织与性能研究

针对传统电弧焊接高强铝合金厚板焊接效率低的问题,提出采用"激光-MIG复合穿孔+MIG盖面"实现铝合金厚板高效率焊接的新方式。并通过光学显微镜观察、力学性能测试等手段研究了显微组织和力学性能。结果表明:采用激光-MIG复合焊实现了单道熔透,然后MIG摆动焊接实现单道盖面,焊缝成形美观,焊接效率比传统MIG多层多道焊接提高了263%。电弧区(激光和电弧共同作用区域)的晶粒比激光区(激光单独作用区域)晶粒粗大。焊缝比母材硬度低,母材硬度为107HV,激光区、电弧区、盖面区焊缝区的硬度分别为母材的75.7%、82.2%和62.6%。盖面焊的平均抗拉强度为253MPa,为母材的53.2%,拉伸试样断裂方式为解理型断裂;穿孔焊的平均抗拉强度为317MPa,达到母材的66.7%,拉伸试样断裂方式为韧脆结合型断裂,相较于激光区,电弧区韧性更好。     

异种钢LMHW与MIG焊接头力学性能对比分析

激光-MIG复合焊（LMHW）由于结合了激光和电弧两个独立热源各自的优点,极大程度地避免了二者的缺点,因此成为在汽车、船舶、石油化工等领域具有极大应用前景的新型焊接方法. 以25CrMo4和33MnCrB5-2异种钢试样为研究对象,对比研究了LMHW和MIG焊的焊接接头金相组织差别与硬度分布差异. 结果表明,LMHW焊缝成形均匀饱满,焊接成形效果好于MIG焊接. LMHW接头焊缝中心的组织比MIG焊的组织更细,整体硬度比MIG焊接头整体硬度高,接头的质量较MIG焊的接头质量好. LMHW的接头整体硬度高出MIG焊接头的整体硬度30%.     

MB8镁合金激光——MIG复合焊接分析

实现了10 mm厚MB8镁合金的激光-MIG(metal inert gas)复合焊接,并对其工艺稳定性、接头形貌特征、微观组织和力学性能进行了分析.在激光-电弧相互作用下,镁合金复合焊接内的MIG电弧燃烧和熔滴过渡稳定性显著提高,并获得饱满均匀的复合焊缝.在文中试验条件下,复合焊接速度比单独激光焊接高25%.因为表面凹坑缺陷的消除,复合焊接接头抗拉强度远高于激光焊接接头,达到母材的87.2%.此外,复合焊缝熔合区中心区域组织为等轴晶,靠近熔合线区域为柱状晶.在复合焊缝内,相对较低的凝固速度,上半部分宽大电弧区的晶粒尺寸明显大于下半部分细窄激光区.结果表明,激光-MIG复合焊接是MB8镁合金的有效焊接方法.     

E36钢光纤激光焊与光纤激光-MIG复合焊接头组织及性能分析

分别采用光纤激光焊接和激光-MIG复合焊接方法焊接6 mm厚E36钢板,研究焊接接头的显微组织、力学性能和腐蚀性能。结果表明:在不同的焊接方法下均可获得全熔透的接头,单激光焊接获得的接头呈现典型的"匙孔型"特征,激光-MIG电弧复合焊时获得的接头呈现复合焊特有的"高脚杯"特征。激光焊接时焊缝区组织主要由板条马氏体组成,激光-MIG复合焊接时,接头焊缝区有侧板条铁素体产生;激光焊接和激光-MIG复合焊接时,焊接接头热影响区组织的物相主要由铁素体、珠光体和少量粒状贝氏体组成。不同焊接方法下接头的抗拉强度和屈服强度变化不大,焊接接头最高硬度均出现在焊缝处。同一焊接方法下,焊接速度为2.1 m/min时焊接接头焊缝区的耐蚀性均比2.4m/min时焊接接头耐蚀性好。     

激光-电弧复合热源焊接钛合金薄板T形结构件

采用低功率激光-电弧复合热源工艺进行钛合金薄板T形结构件的焊接,焊后采用光学显微镜、X射线衍射仪等设备对接头进行分析.结果表明,激光-电弧复合热源焊接过程中激光可以诱导增强电弧、提高电弧穿透能力,采用激光-电弧复合热源易于进行T形结构件的连接;焊缝形成均匀细密鱼鳞纹,接头背面熔透均匀、过渡平缓,焊缝宽度小;焊缝主要由α＇相和β相组成,焊接时脉冲激光和TIG脉冲电流对熔池的搅拌作用及金属蒸气和等离子体喷射对熔池的搅拌作用使得细小α＇针疏松散乱;Al元素和Mn元素含量稳定,没有发生成分偏析.     

铝合金万瓦级激光-MIG 电弧复合焊缝成形

针对5A06铝合金进行了万瓦级激光-MIG电弧复合焊接工艺试验,分析了激光功率、离焦量、焊接速度、光丝间距对焊缝成形的影响。结果表明,万瓦级激光-电弧复合焊的焊接窗口窄、焊接过程不稳定,焊缝易出现驼峰、凹陷、咬边等缺陷。激光功率、离焦量和焊接速度对焊缝熔深影响较大,激光功率由10 kW增加至30 kW,焊缝熔深增加18 mm,达到29 mm。光丝间距对焊缝熔深熔宽影响较小。通过调节工艺参数,可明显改善铝合金万瓦级激光-MIG电弧复合焊的焊缝成形,适当的工艺参数下,可在达到最大熔深的同时获得具有稳定表面成形的焊缝。     

激光的加入对激光-MIG复合焊熔滴过渡的影响研究

对比研究3 kW激光的加入对铝合金MIG焊熔滴过渡和过程稳定性的影响,结果表明,激光的加入使焊接过程更稳定。小电弧参数时,在等离子流力、电磁收缩力和激光匙孔金属蒸汽反冲力的共同作用下,激光-MIG复合焊熔滴落点更靠近焊丝;大电弧参数时,等离子流力和电磁收缩力起主要作用,激光匙孔金属蒸汽反冲力的作用可以忽略不计,激光加入前后熔滴均沿焊丝延长线落入熔池。     

激光-MIG复合焊的特点

<正>激光-MIG焊采用激光束和电弧共同工作,焊接速度高,焊接过程稳定,热效率高以及允许更大的焊接装配间隙。激光-MIG焊的熔池比MIG焊的要小,热输入低,热影响区小,工作变形小,大大减少了焊后纠正焊接变形的工作。     

焊接工艺对6005A铝合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

采用CO2激光-MIG复合焊焊接2.5 mm厚的6005A铝合金板,基于正交试验方法研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响.试验结果表明,对复合焊焊缝熔透状态影响显著性从大到小的工艺参数依次为:焊接速度、MlG电流、MIG电压和激光功率,其中前两者影响最为突出.在熔透状态不发生显著变化时,对复合焊焊缝表面成形影响显著性从大到小的工艺参数依次为:MIG电压、焊接速度、激光功率和MIG电流.根据正交试验结果优化了激光-电弧复合焊接6005A的工艺参数,建立了工艺参数选择原则,根据此原则选择合适的参数获得了最佳的焊缝成形.