激光-MAG復(fù)合擺動(dòng)焊的焊接特性研究.pdf

1、激光-MAG復(fù)合焊接由于其大熔深、高效率的焊接特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于厚壁構(gòu)件的焊接中。由于激光-MAG復(fù)合焊接既包括MAG電弧熱源，又包括激光熱源，所以其焊縫形貌呈現(xiàn)為上寬下窄的“高腳杯”狀，上部較寬的為電弧作用區(qū)，下部較窄的為激光作用區(qū)，這種焊縫形貌尺寸不均勻性較大。而且，由于激光作用區(qū)深且窄，容易產(chǎn)生氣孔缺陷。
　　為此，本文提出激光-MAG復(fù)合擺動(dòng)焊接的方法，建立了激光-MAG復(fù)合同步擺動(dòng)焊和擺動(dòng)激光-MAG復(fù)合焊兩套試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)

2、比研究了這兩種擺動(dòng)式焊接方法的工藝特性，重點(diǎn)分析了擺動(dòng)幅度和擺動(dòng)頻率對(duì)焊縫成形的影響，確定優(yōu)化的工藝參數(shù)范圍。從電弧形態(tài)和熔滴過(guò)渡方面，研究了擺動(dòng)式焊接的焊接穩(wěn)定性。從氣孔和組織性能方面，深入分析了擺動(dòng)激光對(duì)于熔池的攪拌作用。
　　激光-MAG復(fù)合同步擺動(dòng)焊是依靠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合焊接裝置的同步往復(fù)擺動(dòng)，因此最大擺動(dòng)頻率為6Hz。試驗(yàn)結(jié)果表面，激光-MAG復(fù)合同步擺動(dòng)焊能有效較低焊縫截面尺寸不均勻性，但會(huì)在一定程度上減小熔

3、深。在1m/min的正常焊接速度下，只有達(dá)到極限擺動(dòng)頻率6Hz時(shí)，才能保證焊縫截面形貌的連續(xù)性和對(duì)稱(chēng)性，可用參數(shù)范圍受限。此外，由于電弧擺動(dòng)過(guò)程中擺動(dòng)速度的變化使焊絲干伸長(zhǎng)發(fā)生變化，易造成熔滴過(guò)渡的不穩(wěn)定。
　　基于激光掃描振鏡建立的擺動(dòng)激光-MAG復(fù)合焊接系統(tǒng)，光束擺動(dòng)頻率最高可達(dá)80Hz，可用參數(shù)范圍廣。因?yàn)橹挥屑す鈪⑴c擺動(dòng)，且擺動(dòng)激光對(duì)MAG電弧形態(tài)和熔滴過(guò)渡影響不大，焊接穩(wěn)定性高。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光束擺動(dòng)頻率高于6Hz時(shí)，擺動(dòng)頻

4、率再增大對(duì)焊縫成形的影響已不再明顯，擺動(dòng)幅度的增大會(huì)明顯降低焊縫熔深。
　　擺動(dòng)激光將焊縫熔深從指狀變?yōu)橥霠?，避免了柱狀晶?duì)生造成的低熔雜質(zhì)的偏聚。激光的擺動(dòng)頻率對(duì)焊縫氣孔分布與組織形態(tài)都產(chǎn)生了較大的影響。激光擺動(dòng)頻率在10~20Hz時(shí)，焊縫中的氣孔數(shù)量顯著減少，激光擺動(dòng)頻率高于40Hz時(shí)，擺動(dòng)激光對(duì)熔池的攪拌作用過(guò)強(qiáng)，氣孔增多。激光擺動(dòng)頻率為20Hz時(shí)，束流攪拌作用使柱狀晶生長(zhǎng)發(fā)生偏折，80Hz時(shí)，柱狀晶碎片化。擺動(dòng)焊接過(guò)程，已