鋁合金激光-MIG復(fù)合填絲焊接特性研究.pdf

1、鋁合金激光-MIG復(fù)合焊充分利用了激光和電弧的優(yōu)勢(shì)，具有高速穩(wěn)定焊接的技術(shù)特點(diǎn)，有效地解決了電弧焊接鋁合金存在的熱損傷問(wèn)題和單激光焊接鋁合金存在的焊縫成形差、氣孔率較高、裂紋傾向較大等問(wèn)題，為鋁合金薄板的低熱損傷、高效優(yōu)質(zhì)焊接提供了技術(shù)解決方案。但對(duì)于鋁合金中厚板的焊接通常需要開(kāi)坡口填充焊材完成其焊接過(guò)程，采用高速激光-MIG復(fù)合焊盡管可減少材料的熱損傷，但存在著高焊接速度、低熔敷速度的現(xiàn)象，無(wú)法滿(mǎn)足高效焊接的工程需求。基于中厚板鋁合金

2、激光-MIG復(fù)合焊存在的這一問(wèn)題，本論文采用一種新型的激光-MIG復(fù)合填絲焊接工藝，在不增加熱輸入的條件下，提高了熔敷速度從而提高了焊接效率。
　　論文以?xún)煞N母材5A06鋁合金、2A14鋁合金和兩種焊絲 ER5356、ER2319為試驗(yàn)對(duì)象，研究了填充材料對(duì)激光-MIG復(fù)合填絲焊焊縫成形的影響規(guī)律。結(jié)果表明，填充材料對(duì)焊縫成形有較大影響，相同試驗(yàn)條件下，對(duì)于2A14鋁合金，填入ER5356焊絲后熔深及母材熔化區(qū)域面積有所增加，填入

3、ER2319后明顯下降，而對(duì)于5A06鋁合金，填入兩種焊絲后，熔深及母材熔化區(qū)域面積均下降。
　　采用與鋁合金激光-MIG復(fù)合焊對(duì)比分析的方法，系統(tǒng)研究了激光功率、焊接速度、焊接電流等關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)鋁合金激光-MIG復(fù)合填絲焊的焊縫成形和熔敷速度的影響規(guī)律；借助于高速攝像儀和電弧分析儀，對(duì)比分析了兩種不同焊接方法在激光匙孔、等離子體、電弧的電壓及電流等表征焊接過(guò)程穩(wěn)定性要素方面的變化特征。結(jié)果表明，激光-MIG復(fù)合填絲焊焊縫成形美

4、觀，焊接過(guò)程穩(wěn)定；兩種焊接方法在匙孔的開(kāi)口面積、等離子體形態(tài)、電弧的電壓及電流波動(dòng)等方面有著相似的變化規(guī)律，附加的填絲不影響焊接過(guò)程穩(wěn)定性；在不增加熱輸入的條件下，與鋁合金激光-MIG復(fù)合焊相比，激光-MIG復(fù)合填絲焊在本論文試驗(yàn)范圍內(nèi)熔敷速度可提高22％~68%。
　　運(yùn)用金屬材料的激光吸收理論，針對(duì)填充材料對(duì)鋁合金激光-MIG復(fù)合填絲焊焊縫成形的影響規(guī)律進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，由于母材及焊絲電阻率和電子狀態(tài)不同，產(chǎn)生了材料對(duì)

5、激光吸收率的差異，從而造成焊縫形狀的不同。相同條件下，填入激光吸收率高于母材的適量焊接材料時(shí)，焊縫熔深及母材熔化區(qū)面積會(huì)有所增加，填入激光吸收率與母材相近或低于母材的焊接材料時(shí)，焊縫熔深和母材熔化區(qū)面積會(huì)降低。
　　在鋁合金激光-MIG復(fù)合填絲焊接特性的研究基礎(chǔ)上，以高速列車(chē)側(cè)墻A6N01S鋁合金型材為研究對(duì)象，采用擺動(dòng)激光與電弧復(fù)合的試驗(yàn)方法，通過(guò)與激光-MIG復(fù)合焊相對(duì)比，分析了激光-MIG復(fù)合填絲焊的焊縫氣孔率、焊接變形、焊