有色金属激光电弧复合焊
2022-03-01
由于激光MIG复合热源焊综合了激光焊与熔化极气体保护焊(MIG)的双重优点,可用于有色金属以及异种金属焊接,如铝合金、镁合金、钛合金、铜合金以及钢/铝等焊接。钛合金焊接中易出现脆化、气孔、裂纹等缺陷,影响焊接接头性能。采用激光MIG复合热源焊接时,焊接接头抗拉强度远高于母材,接头伸长率也要优于单一激光焊,具有很好的强度和韧性匹配,而且焊接速度可高达9m/ min。
作为21世纪的绿色工程材料,镁合金具有巨大的应用前景,但其熔点低、线胀系数和热导率大,焊接时易出现热裂纹、气孔、变形、合金元素烧损等缺陷,焊接性较差。采用CO2激光-MIG复合热源对厚度为10mm的MB8镁合金板进热源焊接结构钢的焊缝截面行无间隙对接。复合焊接头抗拉强度达到镁合金母材的87. 2%,远高于激光焊接头的抗拉强度:复合焊的焊接速度也较激光焊提高25%。
激光复合焊接在汽车轻量化方面有广泛的用途,特别是在采用激光焊接无法实现零件公差或不够经济时,激光复合焊接工艺的优势更加明显。这种功能强大的焊接工艺,可以达到减少投资、降低制造成本、提高生产率的目的,从而提高综合竞争能力。对于铝、铜等高反射率材料,单独激光焊的难度很大,如铝合金对YAG激光的反射率达92%,对CO2激光的反射率更达98%,因此在焊接过程中,需要更高的激光功率密度。而对于激光MIG复合热源焊接,由于电弧的预热,而且激光束可以直接辐射到液体熔池表面,与低温固体表面相比,可显著提高材料对激光的吸收率,产生更大的熔深,继而明显改善高反射率金属及合金的激光焊接性。
激光复合焊接工艺给铝材焊接开辟了一条新途径。近年来固体激光器输出功率的提高,使这种工艺的稳定性成为可能。在复合焊接工艺里,激光焊接和电弧焊接被理解为只有一个单一的工艺区(等离子云和熔焊)。选择正确的工艺参数,就可以有选择性地影响焊缝性能,如几何形状、结构组成等。增加填充金属,电弧焊接工艺就可以提高桥接能力,同时也可以确定焊缝宽度,减少工件焊接坡口的准备工作量。
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