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200A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2kW的激光能量后会增加平均电弧电压、减小平均电流。

低合金高强钢激光-电弧复合热源焊接冷裂纹敏感性分析

通过扩散氢含量测定,并利用经验公式计算JFE980S低合金高强钢冷裂纹敏感性和焊前预热温度,同时采用斜Y形坡口试验、金相试验以及残余应力测定等方法,研究低合金高强钢抗冷裂性能,对比分析了激光-电弧复合焊和MAG焊工艺对接头抗冷裂性能的影响.结果表明,激光复合焊抗冷裂性优于MAG焊方法.因复合焊加入了激光,使得焊缝熔深增加,拘束减小,并且激光在前,对焊接试板有一定的预热作用,使冷裂纹形成倾向进一步降低,特别是在无法预热的情况下,激光复合焊更能够体现出优势.

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接参数对焊缝熔深的影响

试验研究Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源焊接过程中焊接参数对焊缝熔深的影响。研究结果表明,复合热源焊缝熔深随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,并且在相同参数下,复合热源焊缝熔深稍大于激光焊缝熔深而显著大于脉冲MAG焊缝熔深。对于不同焊接电流,光丝间距在0～3mm内复合热源焊缝取得最大熔深,且取得最大熔深的光丝间距与焊接电流大小有关;复合热源焊缝熔深在离焦量为2mm时取得最大值。试验结果分析表明,在激光+电弧复合热源焊接过程中激光功率不仅决定复合热源焊缝熔深,而且可以极大地提高焊接速度;MAG电弧也可提高Nd:YAG激光焊的热效率。

镁合金激光-TIG复合热源焊接热源模型的建立及其数值模拟

根据YAG激光-TIG复合热源焊接的物理特征,建立了基于旋转高斯体热源与高斯面热源相结合的新型复合热源焊接模型。该模型的建立并非简单的热源叠加,而要考虑材料本身特性与复合焊接特点。在此基础上,针对镁合金AZ31B进行了复合热源焊接温度场、焊缝断面形状的数值模拟,提出了热源模型建立过程中的参数修改建议。与实测结果比较表明建立在双热源基础上的复合热源模型能准确地模拟镁合金的复合焊接过程;数值模拟结果验证了镁合金复合热源焊接高速、能量增强和热影响区窄的特点。

激光-数字化精确控制短路过渡电弧复合热源焊接技术——一种可取代TIG填丝焊的高效焊接新方法

提出了激光-数字化精确控制短路过渡电弧复合热源焊接新方法。以CMT(Cold Metal Transfer)电弧焊和激光-CMT复合热源焊接为例,利用304不锈钢平板堆焊,对比分析了CMT电弧焊及激光-CMT电弧复合热源的焊缝成形特点,研究了在采用纯Ar保护气体焊接304不锈钢时的激光-CMT电弧复合热源焊接过程稳定性、飞溅、焊缝成形特征、焊接效率及焊接接头的力学性能,并将试验结果与304不锈钢TIG填丝焊进行对比。分析结果表明,纯Ar保护激光-CMT复合热源焊接接头的综合力学性能与TIG填丝焊接头的综合力学性能相当,但焊接效率可以提高5倍,因此在不锈钢和镍基合金等高性能金属材料的焊接中,用纯Ar保护的激光-CMT电弧复合热源焊接取代TIG填丝焊具有可行性。

激光与MIG/MAG复合热源焊接工艺发展概况

对激光与MIG/MAG复合热源焊接的优点以及目前的应用情况作了介绍,着重概括总结了影响激光与MIG/MAG复合焊接的主要工艺因素。

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.

激光-TIG复合热源焊接参数对镁/钢异种材料焊接接头的影响

采用激光—TIG复合热源的焊接方法对镁和钢异种材料进行焊接,探讨了焊接工艺参数包括激光功率、激光离焦量、焊接速度以及TIG焊接电流对焊缝抗拉强度的影响。结果表明,在焊接过程中,随着激光功率的增大、焊接速度的减小,焊缝抗拉强度随之增大;随着激光离焦量的增加,焊缝抗拉强度呈现先增大后减小的特点;而TIG电流的变化对焊缝抗拉强度影响不大。试验证明,在合适的工艺参数下,能够得到成形良好、力学性能优良的镁/钢异种材料的焊接接头,并且在焊接过程中,激光对镁和钢的连接起主要作用。

激光-电弧复合热源焊接研究及应用现状

激光-电弧复合热源焊接可以增大焊接熔深,提高焊接速度,增大装配间隙,是一种很有前途的新型焊接热源。本文介绍了激光-电弧复合热源焊接这一焊接方法的发展、特性、复合形式、机理及研究应用现状。

低合金高强钢激光-MAG复合热源焊接工艺研究

采用常规MAG焊进行低合金高强钢焊接时容易发生焊接冷裂纹,研究针对HQ785T1低合金高强钢采用激光-MAG复合热源焊接技术进行焊接工艺研究。结果表明,采用激光-MAG复合热源焊接技术可以实现HQ785T1高强钢板室温无预热高效优质焊接,焊接接头力学性能良好,焊缝成形美观,焊接效率显著提高。

基于纯氩保护气体的304不锈钢激光-CMT电弧复合热源焊接试验研究

利用高速摄像分别采集了纯Ar保护气氛下激光与CMT电弧复合前后的CMT电弧形貌。研究了在采用纯Ar保护气体焊接304不锈钢时的激光-CMT电弧复合热源焊接过程稳定性、焊缝成形、焊接效率、焊接接头的力学性能及组织特点,并将试验结果与304不锈钢TIG填丝焊进行对比。分析结果表明,纯Ar保护的激光-CMT复合热源焊接接头的综合力学性能与TIG填丝焊接头的综合力学性能具有相当的水平,但焊接效率可以提高5倍,因此在不锈钢、镍基合金等高性能金属材料的焊接中,用纯Ar保护的激光-CMT电弧复合热源焊接取代TIG填丝焊具有可行性。

Nd:YAG激光+脉冲GMAW复合热源焊接参数对焊缝熔宽的影响

通过试验研究了Nd:YAG激光+脉冲GMAW复合热源焊接过程中焊接工艺参数对焊缝熔宽的影响。结果表明,复合热源焊缝熔宽随电弧功率和激光功率的增大而增大,随焊接速度的提高而减小,而光丝间距和离焦量对复合热源焊缝熔宽影响相对较小。复合热源焊缝熔宽远大于激光焊缝熔宽而仅稍大于脉冲GMAW焊缝熔宽,说明在复合热源焊接过程中脉冲GMAW决定焊缝熔宽,这主要是由于激光束加热区域远小于电弧加热区域造成的。试验结果的分析比较还表明,在激光+电弧复合热源焊接过程中激光功率的增大还极大地提高了焊接速度。

轻金属材料激光+GMAW复合热源焊接机理的研究进展

激光+GMAW复合热源焊接是近几年在国际上得到迅速发展和应用的焊接前沿新技术,是轻金属材料优质高效连接的最佳熔焊工艺。但对其内在的物理特征及其基础理论和关键技术问题还缺乏深入的研究。文中分析了激光+GMAW复合热源焊接在国内外的研究现状,并在此基础上根据作者已进行的研究,提出了当前应当重点深入研究的几个关键科学和技术问题,如激光与电弧的能量耦合机制、激光对弧焊熔滴过渡的作用机制、复合热源焊接熔池内的传热与传质、复合热源焊接冶金、焊接接头的应力-应变场与变形控制规律等。最后指出数值模拟是轻金属材料复合热源焊接基础研究的重要手段。

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。

激光能量对Nd:YAG激光-短路MAG复合热源焊接过程的影响

针对低碳钢材料,通过改变加入的激光功率来研究激光能量因素对激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性和焊缝成形的综合影响.结果表明,对于特定条件下的激光-短路MAG复合热源焊接过程稳定性,存在最佳的激光功率范围,并不是加入的激光功率越大,焊接过程越稳定;从激光-短路MAG复合热源焊缝成形和焊接过程稳定性角度,按照加入的激光能量大小,可以把激光-短路MAG复合热源分为小功率激光能量稳定电弧阶段、过渡阶段和大功率激光能量增加熔深阶段.并针对各个阶段,从熔滴受力角度分析了激光能量因素对焊接过程的影响机制.

低合金高强钢无预热或低温预热激光-电弧复合热源焊接技术

介绍了低合金高强钢无预热或低温预热激光-电弧复合热源焊接工艺,对比研究了激光-MAG复合热源及常规MAG两种焊接工艺方法焊接低合金高强钢的冷裂纹敏感性及接头的力学性能。

大功率激光+P-MAG复合热源焊接工艺

激光-MAG复合热源焊接工艺参数较多,主要包括激光功率、光丝间距、离焦量、焊接速度、激光倾角等。工艺试验结果表明,复合焊熔深随激光功率的增加而增加,其余焊接工艺参数不变,当激光功率由2 kW增加为5.5 kW时,复合焊熔深增加近一倍;光丝间距D=1mm时熔深最大,最佳光丝间距为2～4 mm,随着D的增大,复合焊效果减弱;激光入焦2～10 mm时熔深较大,上离焦大于8 mm或入焦大于12 mm后激光深熔焊现象基本消失;激光前倾比后倾时所获得的熔深大,随着倾角的增大熔深减小明显;降低焊接速度能有效增加熔深。

钛合金激光-电弧复合热源焊接工艺

对钛合金厚板进行激光-电弧复合焊接,并对焊接接头能进行试验研究,结果表明,激光-电弧复合热源焊接新工艺实现了对钛合金厚板的优质高效连接,焊接接头的抗拉强度平均在950 MPa以上,达到母材强度的95%以上;平均冲击强度高于567.3 kJ/m^2;疲劳强度在600 MPa水平可达0.7～1万次,550 MPa水平可达3～6万次,500MPa水平可达7～12万次。

激光-GMAW复合热源焊接熔池-小孔行为分析

掌握和深入理解激光-GMAW复合热源焊接过程中的熔池与小孔行为,是实现复合热源焊接工艺参数优化并将其应用于实际工程的前提。综合考虑激光和电弧的热-力作用以及熔滴过渡带入熔池的质量、热量和动量,建立了激光-GMAW复合热源焊接过程的数值分析模型。定量分析了复合热源焊接过程中熔池流体流动与传热过程以及小孔的动态行为。数值分析结果表明,小孔壁面上各种力相互作用和影响,在小孔前/后壁上会周期性地出现微小凸台,小孔孔道处于短暂瞬间闭合与重新张开的瞬时演变状态。熔滴冲击造成的熔池凹陷与小孔周期性合并与分离,加剧了小孔的不稳定性。熔池内形成两个方向相反的涡流,并在电弧下方附近发生交汇。

基于大离焦模式的Nd:YAG激光-MAG复合热源焊接工艺

通过对焊接参数的调整较为系统地研究了大离焦模式下Nd:YAG激光-MAG复合热源焊接工艺。结果表明:在一定的焊接条件下,与MAG焊相比,大离焦Nd:YAG激光-MAG复合热源焊接仍可以表现出增大焊缝熔深、提高焊接过程稳定性等复合热源焊接优势。在合适的焊接速度和焊接电流范围内,大离焦Nd:YAG激光-MAG复合热源焊接能显著地改善焊缝成形,提高焊缝金属的铺展性。