万瓦级激光高效焊接研究现状

随着激光热源额定功率持续增长,高达万瓦级的激光焊接技术已在国内外成为焊接领域的热点。系统性地阐述了国内外万瓦级激光焊接技术的研究现状、发展趋势以及存在的问题,包括激光自熔焊、真空激光焊、激光-电弧复合焊和激光-埋弧耦合焊,主要涉及焊缝成形、熔池行为特征、羽辉物理特性、焊接缺陷的抑制。研究发现,万瓦级激光焊接具有显著优势,包括高焊接速度、低热影响区、实现深宽比更优的焊接效果和高效率焊接,但也存在工艺窗口窄、易产生飞溅等挑战。真空激光焊接能够显著增加焊缝熔深,提高焊缝质量,激光-电弧复合焊具有高效、适应性强等特点,而激光-埋弧耦合焊接仍处于起步阶段,需要进一步研究。

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。

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。

万瓦级扫描激光焊接背面焊缝成形规律研究

采用穿透式扫描激光不开坡口焊接方法对8 mm厚碳钢进行了万瓦级激光焊接试验,分析了激光功率、焊接速度、离焦量、扫描幅度和扫描频率对焊缝背面成形的影响。结果表明,当焊接速度为0.9 m/min、1.2 m/min时,在扫描激光作用下熔池受表面张力与重力平衡,获得了背面成形均匀、连续、根部熔透良好,背面余高合适的焊缝;随着离焦量从-10 mm到+10 mm变化,负离焦相较于正离焦焊缝成形更连续均匀,背部余高在1.2~1.5 mm;改变扫描幅度与扫描频率时,扫描频率大于300 Hz、幅度大于2 mm时焊缝部分未熔透,扫描频率为200 Hz、扫描幅度为1 mm时焊缝成形较好;焊接热输入和离焦量对焊缝背面成形的影响作用大于扫描频率和扫描幅度。通过提高焊接速度、选用-10~0 mm之间离焦量、liner(垂直)扫描方式、200 Hz扫描频率、1 mm或2 mm扫描幅度可获得均匀、连续、根部熔合良好的背面焊缝成形。

万瓦级激光-电弧复合焊接焊缝成形特性分析

为探究万瓦级激光-MAG复合焊接焊缝成形特性,在不同的激光功率下,对比分析了三种不同复合焊接方法在焊缝成形、等离子体形态方面的差异性及关联性。结果表明:随着激光功率变化,焊缝的特征尺寸及波动与等离子体的特征尺寸及波动具有一定的对应关系,具体表现为:随着激光功率增加,等离子体面积及其波动都增加,焊缝熔深、熔宽及其波动均增加;当激光功率增加到20 kW时,等离子体面积及其波动的增量开始减小,焊缝尺寸的增量也开始减小,焊缝成形质量开始变差。激光-单丝MAG复合焊接方法在20、25、30 kW激光功率下的平均熔深增量相比5、10、15 kW下的减小了71.64%。在相同的工艺参数下,与激光-单丝MAG复合焊接相比,激光-单丝MAG复合填丝焊接下的等离子体面积及其标准差显著增加,熔深减小,成形变差,而激光-双丝MAG复合焊接下的等离子形态、焊缝成形变化均不明显。随着激光功率增加,不同的添丝方式体现在焊缝成形及等离子体形态等方面的差异性逐渐增强,当激光功率增加到20 kW时,焊缝熔深以及影响熔深的等离子体面积及其波动的增量有所减小。

中厚钢板万瓦级光纤激光焊接技术研究现状

文中从万瓦级光纤激光深熔焊接熔池行为及羽辉特性、焊接缺欠的抑制、焊接工艺的开发及工程应用等方面,对相关技术的国内外研究现状、发展趋势及存在的问题进行了比较系统地阐述和分析。其中,对于中厚钢板的激光焊接,在功率达到万瓦以上时,如何保证焊缝质量是目前万瓦级激光焊接技术能否获得应用的关键问题之一,而羽辉的存在是影响万瓦级激光焊接稳定性的一个主要因素,利用侧吹法、局部负压法和真空法可以在很大程度上降低羽辉对激光能量的影响;此外,焊缝塌陷和底部驼峰的产生也是阻碍万瓦级激光焊接技术应用的主要技术难题,通过改变焊接姿态、采用电磁支撑系统、底部气压法或焊缝背面强制成形的方法有助于获得良好的焊缝成形。

万瓦级光纤激光-MAG复合焊接焊缝成形

利用平板堆焊的方法,较为系统地研究了激光功率、离焦量、热源顺序、热源间距、热源排列方式、焊接速度及焊接电流对万瓦级光纤激光-MAG电弧复合焊接焊缝成形的影响。结果表明,在较小的电流条件下,激光功率越高,离焦量对焊缝成形的影响越显著。其中激光功率为10 kW时,离焦量对焊缝成形的影响较小;当激光功率增加到20 kW后,采用负离焦时更有助于获得良好的焊缝表面成形。热源顺序及热源间距对焊缝成形的影响同样显著。在负离焦条件下,采用电弧在前的热源顺序及较大的热源间距时,获得的焊缝成形更好;而采用激光在前及较小的热源间距时,产生的飞溅较多,同时焊缝均匀性差。但是通过大幅增加焊接电流,同样能够获得相对良好的焊缝表面成形。采用负离焦及电弧在前的热源顺序时,更有助于增加焊缝熔深。

中厚钢板万瓦级光纤激光焊接技术研究现状

文中从万瓦级光纤激光深熔焊接熔池行为及羽辉特性、焊接缺欠的抑制、焊接工艺的开发及工程应用等方面,对相关技术的国内外研究现状、发展趋势及存在的问题进行了比较系统地阐述和分析。其中,对于中厚钢板的激光焊接,在功率达到万瓦以上时,如何保证焊缝质量是目前万瓦级激光焊接技术能否获得应用的关键问题之一,而羽辉的存在是影响万瓦级激光焊接稳定性的一个主要因素,利用侧吹法、局部负压法和真空法可以在很大程度上降低羽辉对激光能量的影响;此外,焊缝塌陷和底部驼峰的产生也是阻碍万瓦级激光焊接技术应用的主要技术难题,通过改变焊接姿态、采用电磁支撑系统、底部气压法或焊缝背面强制成形的方法有助于获得良好的焊缝成形。