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激光與電弧復合焊接技術(shù)

發(fā)表時(shí)間:2022-04-13 15:52:34   瀏覽量:2647
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激光深熔焊接時(shí),會(huì )在熔池的上方產(chǎn)生等離子體云,等離子體云的屏蔽效應(對激光的吸收和散射)將導致激光焊接能量的利用率明顯降低,極大地影響激光焊接的效果,并且離子體對激光的吸收與正負離子密度的乘積成正比。如果這時(shí)在激光束附近引入電弧,將使電子密度顯著(zhù)降低,等離子體云得到稀釋?zhuān)瑴p少對激光的消耗,提高工件對激光的吸收率。號一方面,由于工件對激光的吸收率隨溫度的升高而增大,電弧對焊接母材接口進(jìn)行預接口溫度升高,也使激光的吸收率進(jìn)一步提高。同時(shí),激光束對電弧有聚焦、引導作用,使電弧的穩定性和效率提高。激光與電弧復合技術(shù)既減少了等離子體云的屏蔽,同時(shí)又穩定了電弧,提高了焊接效率。


激光焊接的熱作用和影響區較小,焊接端面接口容易造成錯位和焊接不連續現象,在隨后的快速冷卻、凝固時(shí),很容易產(chǎn)生裂紋和氣孔。而在激光與電弧復合焊接時(shí),由于電弧的熱作用范圍、熱影響區較大,可緩和對接口精度的要求,減少錯位和焊接不連續現象。同時(shí),電弧加熱的溫度梯度較小,冷卻、凝固過(guò)程較緩慢,有利于氣體的排除,降低內應力,減少或消除氣孔和裂紋。由于電弧焊接容易使用添加劑,可以填充間隙,采用激光與電弧復合焊接的方法能減少或消除焊縫的凹陷。

激光與電弧復合焊接主要包括兩種:激光與氫弧焊(TIG)或氣體保護焊(MIG)的復合焊接。日本三菱重工研制了Nd:YAG激光與電弧軸復合焊接系統,其示意圖如圖8-16所示,同軸焊接工作頭如圖8-17所示


 

激光與TIG復合焊接的特點(diǎn)如下。

①   由于電弧增強激光的作用,可使激光器的功率明顯降低。

可實(shí)現薄件的高速焊接。

可增加焊接熔深,改善焊縫成形,獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。

可降低母材焊接端面接口精度要求。

例如,當TIG電弧的電流為90A,焊接速度2m/min條件下,0.8kWCO2激光焊機相當于5kWCO2激光焊機的焊接能力;5kWCO2激光束與300ATIG電弧復合,焊接速度

0.5~5m/min時(shí),獲得的熔深是單獨使用5kWCO2激光束焊接時(shí)的1.3~1.6

激光與MIG復合焊接具有激光與TIG復合焊接的所有特點(diǎn),并且它能夠通過(guò)添加合金元素調整焊縫金屬成分的方法消除焊縫凹陷。日本東芝公司使用6kWCO激光與7.5kW MIG電弧復合焊接,可以焊透16mm厚的不銹鋼板,焊接速度為700mm/min,焊縫的質(zhì)量達到RT1級(JISZ3106

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