激光-MIG 復(fù)合焊接參數(shù)的優(yōu)化與選擇

 與傳統(tǒng)電弧焊接和激光焊接相比，激光-電弧復(fù)合焊接具有大焊接熔深、高工藝穩(wěn)定性、高焊接效率、較強(qiáng)的焊接間隙橋接能力和小焊接變形等優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅度提高焊接效率和焊接質(zhì)量。近年來(lái)，激光-電弧復(fù)合焊接得到了廣泛的關(guān)注，相關(guān)研究越來(lái)越多。但是，激光-電弧復(fù)合焊接因?yàn)榧�成了激光和電弧兩種性質(zhì)截然不同的焊接熱源，在具有更多的可調(diào)節(jié)參數(shù)，提高焊接適應(yīng)性和靈活度的同時(shí)增加了參數(shù)選擇的復(fù)雜程度。研究表明，不合理的參數(shù)將導(dǎo)致其焊縫熔深淺、深寬比小等不良焊縫成形。眾所周知，焊接接頭的焊縫成形和焊縫質(zhì)量密切相關(guān)，只有好的焊縫成形才具有優(yōu)良的接頭力學(xué)性能同。因此，在激光-電弧復(fù)合焊接應(yīng)用中，如何根據(jù)焊接要求來(lái)制定工藝參數(shù)以有效控制焊縫成形就顯得至關(guān)重要。

    目前，復(fù)合焊接的研究主要局限在提高材料的可焊性和相關(guān)機(jī)理探討上，對(duì)于如何選擇合理的工藝參數(shù)組合來(lái)控制焊接質(zhì)量卻缺乏系統(tǒng)的研究。本文的目的就是通過(guò)研究CO2 激光-MIG 復(fù)合焊接中激光功率、電弧電流對(duì)最大臨界焊接速度的影響及其和接頭間隙對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律，以探討其工藝參數(shù)的優(yōu)化與選擇方案。

1 試驗(yàn)裝置和方法

    試驗(yàn)采用德國(guó)Rofin-Sinar TR050 5kW CO2軸流激光器和Panasonic 脈沖MIG 焊機(jī)，旁軸復(fù)合，試驗(yàn)裝置如圖l所示。激光光束模式為TEM01,整個(gè)光路經(jīng)四塊平面反射鏡后反射聚焦，焦距為286.5 mm ，光斑直徑為0.6mm。MIG 焊機(jī)直流反接。保護(hù)氣體直接從焊槍噴嘴流出，采用流量為20L/min 的He-Ar福合氣體。試驗(yàn)材料為Q235 低碳鋼，試件尺寸為120mm x 50mm x 4mm。焊絲直徑為1.0mm。

    在正式試驗(yàn)前進(jìn)行了CO2 激光束和MIG電弧空間位置參數(shù)的優(yōu)化，試驗(yàn)采用如表l所示的熱源位置參數(shù)。最大臨界焊接速度的測(cè)定采用平板堆焊，其余采用平板對(duì)接焊，I型接頭。焊接完成后，將試樣沿橫截面切開，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的金相制備工序制成試樣，并采用4%硝酸酒精溶液腐蝕焊縫，然后采用金相顯微鏡拍攝焊縫形貌。因?yàn)殡娀‰娏髂軌蚋�有效的反映電弧的各�?xiàng)特性，所以本文直接用電弧電流來(lái)表征電弧。其中，電弧電流對(duì)應(yīng)的電壓、功率和送絲速度如表2所示。