激光与电弧复合焊接原理
2021-12-04
1.激光与电弧复合焊接
激光焊接由于产生了等离子体云,能量利用率降低;而且等离子体对激光的吸收与正负离子密度的乘积成正比。如果在激光束附近外加电弧,电子密度显著降低,等离子云得到稀释,激光的吸收率大大提高。同时,电弧也对焊接母材进行预热,使母材温度升高,也使激光的吸收率进一步提高。 所以,焊接熔深大大增加。另外,电弧的能量利用率高,从而使总的能量利用率提高。
激光焊接由于热作用区域很小,母材端面接口容易发生错位而电弧的热作用范围较大,可以级和对接口的要求,减少错位,同时,由于激光束对电弧的聚焦、引导作用,电弧的焊接质量和效率得到提高。
激光焊接时,峰值温度高,温度梯度大,冷却、凝固很快,容易产生裂纹和气孔。电弧的热作用范围、热影响区较大,温度梯度减小,降低冷却速度,凝固过程变得缓慢,减少或消除气孔和裂纹的生成。
由于电弧焊接容易使用添加剂,可以填充间隙,采用激光与电弧复合焊接的方法能减少或消除焊接后接口部位的凹陷。
激光与电弧复合焊接有两种:一种是激光与TIG复合焊接,另一种是激光与MIG复合焊接。激光与TIG复合焊接的特点如下。
(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。如当cO,激光功率为0.8kW.TIG电弧的电流为90 A、焊接速度为2 m/min时,可相当于5 kW的Co,激光焊机的焊接能力。5kW的CO,激光束与300 A的TIG电弧复合,焊接速度为0.5~5 m/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。
激光与MIG复合焊接的特点如下。
(1)同激光与TIG电弧复合焊接相似,电弧增强激光的作用,可以用小功率激光器代替大功率激光器进行焊接,提高焊接速度,增加熔深,改善焊接质量,缓和母材端面接口精度要求。
(2)能够调整焊缝金属成分。
(3)消除焊缝凹陷。日本四国工业技术研究所用5kW 的CO,激光束与400 A的MIG电弧相复合,焊接速度为800 m/min时,可焊透12 mm厚的钢板。日本东芝公司用6kW的CO2激光束与7.5 kW的MIG电弧复合,在选择合适的电弧电流、保护气体(深圳激光焊接机辅助气体有哪些)等参数时,以700 m/min的速度,可以焊接(透)16 mm厚的不锈钢板,焊缝经放射线检查结果可达RTI级(JISZ3106)。
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