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。

万瓦级光纤激光焊接工艺研究

为研究万瓦级光纤激光自熔焊接焊缝成形规律,进而实现30 kW激光功率条件下焊缝的良好成形,试验以30 mm和40 mm厚Q235低碳钢为研究对象,在平板堆焊基础上,分析不同激光功率、离焦量、焊接速度和侧吹压力条件下的焊缝成形特征,并利用自制小型侧吹装置进行了工艺参数优化和焊缝成形控制。结果表明,万瓦级激光焊接时,特别是当激光功率达到30 kW时,单一通过离焦量或焊接速度的改变难以获得良好的焊缝成形,焊缝均匀性差、焊接飞溅大;通过在试板上方施加横向侧吹并在侧吹压力为0.3~0.4 MPa时,可有效改善焊缝成形,减少焊接飞溅,同时焊缝熔深可提高20%以上;通过工艺参数的进一步优化,最终在横向侧吹压力为0.4 MPa、焊接速度为0.6 m/min时实现了30 kW激光焊接时焊缝表面成形的良好控制。

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。