激光深熔焊接時,會在熔池的上方產(chǎn)生等離子體云,等離子體云的屏蔽效應(yīng)(對激光的吸收和散射)將導(dǎo)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(fù)離子密度的乘積成正比。如果這時在激光束附近引入電弧,將使電子密度顯著降低,等離子體云得到稀釋,減少對激光的消耗,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(yù)接口溫度升高,也使激光的吸收率進(jìn)一步提高。同時,激光束對電弧有聚焦、引導(dǎo)作用,使電弧的穩(wěn)定性和效率提高。激光與電弧復(fù)合技術(shù)既減少了等離子體云的屏蔽,同時又穩(wěn)定了電弧,提高了焊接效率。
激光焊接的熱作用和影響區(qū)較小,焊接端面接口容易造成錯位和焊接不連續(xù)現(xiàn)象,在隨后的快速冷卻、凝固時,很容易產(chǎn)生裂紋和氣孔。而在激光與電弧復(fù)合焊接時,由于電弧的熱作用范圍、熱影響區(qū)較大,可緩和對接口精度的要求,減少錯位和焊接不連續(xù)現(xiàn)象。同時,電弧加熱的溫度梯度較小,冷卻、凝固過程較緩慢,有利于氣體的排除,降低內(nèi)應(yīng)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(fù)合焊接的方法能減少或消除焊縫的凹陷。
激光與電弧復(fù)合焊接主要包括兩種:激光與氫弧焊(TIG)或氣體保護(hù)焊(MIG)的復(fù)合焊接。日本三菱重工研制了Nd:YAG激光與電弧軸復(fù)合焊接系統(tǒng),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(fù)合焊接的特點(diǎn)如下。
① 由于電弧增強(qiáng)激光的作用,可使激光器的功率明顯降低。
②可實(shí)現(xiàn)薄件的高速焊接。
③可增加焊接熔深,改善焊縫成形,獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。
④可降低母材焊接端面接口精度要求。
例如,當(dāng)TIG電弧的電流為90A,焊接速度2m/min條件下,0.8kWCO2激光焊機(jī)相當(dāng)于5kWCO2激光焊機(jī)的焊接能力;5kWCO2激光束與300A的TIG電弧復(fù)合,焊接速度
0.5~5m/min時,獲得的熔深是單獨(dú)使用5kWCO2激光束焊接時的1.3~1.6倍
激光與MIG復(fù)合焊接具有激光與TIG復(fù)合焊接的所有特點(diǎn),并且它能夠通過添加合金元素調(diào)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(fù)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(dá)到RT1級(JISZ3106)
(本文由博特激光原創(chuàng),轉(zhuǎn)載須注明出處:www.hzbingcheng.cn,珍惜別人的勞動成果,就是在尊重自己)