激光- 电弧复合热源焊接的主要形式都有哪些?

文章来源:焊接之家 点击数:53 发布时间:2019-10-11
激光与TIG 复合焊接的特点是:(1)利用电弧增强激光作用,可用小功率激光器代替大功率激光器焊接金属材料。(2)在焊接薄件时可高速焊接。(3)可增加熔深,改善焊缝成形,获得优质焊接接头。(4)可以缓和母材端面接口精度要求。
激光- 电弧复合热源焊接的主要形式都有哪些?

01.激光- TIG 复合焊接

激光与TIG 复合焊接的特点是:

(1)利用电弧增强激光作用,可用小功率激光器代替大功率激光器焊接金属材料。

(2)在焊接薄件时可高速焊接。

(3)可增加熔深,改善焊缝成形,获得优质焊接接头。

(4)可以缓和母材端面接口精度要求。

例如,当CO2 激光功率为0. 8kW,TIG 电弧的电流为90A ,焊接速度2m/ min 时,可相当5kW 的CO2 激光焊机的焊接能力,5kW 的CO2 激光束与300A 的TIG 电弧复合,焊接速度0. 5 ~5m/ min 时,获得的熔深是单独使用5kW 的CO2 激光束焊接时的1. 3 ~1. 6 倍。

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02.激光- 等离子弧复合焊接

激光等离子复合焊接采用同轴方式。等离子弧由环状电极产生,激光束从等离子弧的中间穿过,等离子弧主要有两个功能:一方面为激光焊接提供额外的能量,提高焊接速度,进而提高整个焊接过程的效率;另一方面等离子弧环绕在激光周围,可以产生热处理的效果,延长冷却时间,也就减少了硬化和残余应力的敏感性,改善了焊缝的微观组织性能。

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03.激光- MIG 复合焊接

激光- MIG 复合焊除了电弧向焊接区输入能量外,激光也向焊缝金属输入热量。激光复合焊技术并不是两种焊接方法依次作用,而是两种焊接方法同时作用于焊接区。激光和电弧在不同程度和形式上影响复合焊接的性能。在激光- MIG 复合焊接时,挥发不仅发生在工件的表面,同时也发生在填充焊丝上,使得更多的金属挥发,从而使激光的能量传输更加容易。

MIG 焊的特点在于电源成本低,焊缝桥联性好,电弧稳定性好,易于通过填充金属改善焊缝结构。而激光束焊的特点在于熔深大,焊接速度高,热输入低,焊缝窄,但焊接更厚的材料需要更大功率的焊接激光器。同时激光复合焊接的熔池比MIG 焊的要小,工件变形小,大大减少了焊后纠正焊接变形的工作。激光- MIG 复合焊接,会产生两个独立的熔池,而后面的电弧输入的热量同时起到了焊后回火处理的作用,降低焊缝硬度( 尤其是焊钢) 。由于激光复合焊接的焊接速度非常高,因此可以降低生产时间和生产成本。

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04.双激光束焊接技术

在激光焊接过程中,由于激光功率密度大,使得焊接母材被迅速加热熔化、气化,生成高温金属蒸气。在高功率密度激光的继续作用下,很容易生成等离子体云,不仅减小工件对激光的吸收,而且使焊接过程不稳定。如果在较大的深熔小孔形成后,减小继续照射的激光功率密度,而已经形成的较大深熔小孔对激光的吸收较多,结果激光对金属蒸气的作用减小,等离子体云就能减小或消失。

因而,用一束峰值功率较高的脉冲激光和一束连续激光,或者两束脉冲宽度、重复频率和峰值功率有较大差异的脉冲激光对工件进行复合焊接,在焊接过程中,两束激光共同照射工件,周期地形成较大深熔小孔,然后适时停止一束激光的照射,可使等离子体云很小或消失,改善工件对激光能量的吸收与利用,加大焊接熔深,提高焊接能力。