當短路過渡的電流較大( 100 ~160A) ,復合焊的激光功率100 ~700 W,位于熱導焊模式區,激光的作用主要是增加焊接過程穩定性,減少焊接過程的飛濺。圖10為不銹鋼薄板( 厚度1.5mm) 搭接焊時的焊縫成形,焊接條件為激光功率700 W,電弧電壓16 ~17V,焊接電流110 ~120A ,焊接速度2m/min。

 

    當短路過渡的電流較大(100 ~160A) ,復合焊的激光功率900 ~2000 W,位于深熔焊模式區,激光與短路過渡MAG 電弧復合的特點是可以顯著增加焊縫的熔深和深寬比,這一特點使得中厚板在多層多道焊時減少坡口角度、提高焊接效率成為可能。圖11為采用碳鋼材料( 厚度10mm) 單獨MAG 焊與激光+ 短路過渡MAG焊時焊縫成形的比較。焊接條件為MAG 焊時,坡口角度60°,電弧電壓19 ~22V ,焊接電流165~190A,焊接速度0.5 ~0.6m/min ,4 層焊道完成焊縫的焊接。復合焊接時,坡口角度30°,激光功率2000 W,電弧電壓19 ~22V,焊接電流165 ~190A,焊接速度0.5~0.6m/ min,兩層焊道完成焊縫的焊接。

 

    ( 2) 鋁合金材料大功率固體激光( Nd : YAG) + 脈沖MIG 電弧復合熱源焊接技術 以5A06 ( LF6) 鋁合金為研究對象,研究了鋁合金激光+ 電弧復合焊時焊接參數的變化對焊縫熔深的影響規律。研究表明,相同焊接熱輸入下,復合焊獲得的焊縫熔深大于相同電流的脈沖MIG 焊; 獲得相同焊縫熔深的條件下,復合焊與相同電流的脈沖MIG 焊相比具有更高的焊接速度、更低的熱輸入和更小的變形。圖12 為相同焊縫熔深條件下,復合焊與單獨脈沖MIG 焊時焊速、焊接熱輸入的比較。

 

    試驗還對單獨脈沖MIG 焊和激光+ 脈沖MIG 焊的焊縫成形進行了比較分析,研究表明當MIG 電弧熱源的功率較小時,由于鋁合金焊接導熱快,焊絲熔化后難于與母材潤濕,僅是堆積在焊縫表面。在電弧的基礎上復合一定能量的激光后,降低了焊縫的余高與熔寬比,熔化金屬可以與母材良好的潤濕。當MIG 電弧熱源的功率較大且焊接速度較快時,由于焊縫冷卻速度快,熔池金屬的表面張力較大,從而造成不連續性的駝峰焊縫。如果在此基礎上復合一定功率的激光熱源,可以降低焊縫的冷卻速度,減少熔池金屬的表面張力,從而獲得連續的焊縫成形。圖13 為5A06 鋁合金高速焊接時焊縫外觀成形。

    ( 3) 鋁/ 鋼大光斑Nd:YAG 激光+ 脈沖MIG 復合熱源高效熔- 釬焊接技術 基于激光+ 電弧復合熱源焊接過程中,激光能量精確可調并且激光具有穩定電弧、改善焊接過程穩定性、提高焊接速度等特點,提出了大光斑激光- 電弧復合熱源焊接異種金屬的方法。利用大光斑Nd:YAG 激光+ 脈沖MIG 復合熱源焊接實現了5A02鋁合金板與冷軋熱鍍鋅鋼板、冷軋熱鍍鋁鋼板的優質高效熔- 釬連接( 鋁母材為熔化焊,焊縫與鋼母材為釬焊連接) ,最高焊接速度可達5.0m/ min,拉伸試樣的斷裂位置發生在鋁母材熱影響區,接頭的最大抗拉強度可達5A02 鋁合金母材抗拉強度的75% 左右,接近于5A02 鋁合金普通熔化焊接頭的強度。X 射線衍射分析表明,鋁/ 鋼熔- 釬連接接頭釬焊連接界面處生成了Fe3Al 、FeAl2 、Fe2Al5及FeAl3金屬間化合物,化合物層的厚度在1.5~4μm 范圍內,Al- Fe 金屬間化合物層的存在對接頭的強度影響不大;能譜分析表明,接頭釬焊連接界面處Al 、Fe 原子擴散充分。

 

    圖14 為采用大光斑Nd:YAG 激光+ 脈沖MIG 復合熱源高效熔- 釬焊接技術焊接的5A02 鋁合金板與冷軋熱鍍鋅鋼板的焊縫。

    2. 激光+ 電弧復合熱源焊接技術的應用

    哈爾濱焊接研究所已經成功地將研究開發的激光+電弧復合熱源焊接技術應用到了實際產品的生產中,典型的產品有不銹鋼大型顯示屏殼體( 厚度1.5mm,尺寸900mm×650mm×160mm) 焊接,有效地解決了大型薄壁構件的焊接變形問題;高強鋼及超高強鋼減震器鋼體與筒體( 強度1000 ~1780MPa,厚度12 ~25mm) 的焊接,有效地解決了焊接裂紋以及缸體內層鍍鉻層的燒損及構件的變形問題。圖15為采用激光+ 電弧復合熱源焊接技術焊接減震器缸體。哈爾濱焊接研究所還成功的用激光+ 電弧復合熱源焊接技術解決了不銹鋼雙面復合板(不銹鋼復合層的厚度在0.15mm 左右,材料為0Cr18Ni9Ti ,基<

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