一、激光與電弧在焊縫成形中的作用分析

工藝試驗(yàn)成果標(biāo)明激光與電弧熱源的復(fù)合作用是影響焊縫成形的最關(guān)鍵要素。為充沛研討焊接進(jìn)程中激光與電弧熱源各自所起的作用，本節(jié)從三個(gè)方向規(guī)劃試驗(yàn)進(jìn)行分析研討。
二、雙光束激光、TIG?及雙光束激光-TIG?復(fù)合對接焊接對比試驗(yàn)

?在對接空地為?0.2 mm?的條件下，進(jìn)行雙光束激光薄板對接、TIG?薄板對接及雙光束激光-TIG?復(fù)合對接焊接對比試驗(yàn)，依據(jù)雙光束激光與電弧熱源獨(dú)立進(jìn)行對接焊接所能獲得的焊接作用，研討激光與電弧在焊縫成形中的作用。

焊接試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如下：

⑴?雙光束激光對接焊接試驗(yàn)：激光束入射視點(diǎn)?θ=10°，單激光功率?P=500 W，

保護(hù)氣體流量?Ar=15 L/min，焊接速度?V＝3 m/min。

通過焊接試驗(yàn)比對試驗(yàn)可知：雙激光的離焦量可設(shè)置為：YLS-6000?激光的Δf1=0 mm；YLS-3000?激光的?Δf2=15 mm。在此條件下，兩束激光的焊縫深度一起。

⑵?單?TIG?電弧對接焊接試驗(yàn)：電弧電流為?130 A，保護(hù)氣體流量?Ar=15 L/min，焊接速度?V＝3 m/min。

⑶?雙光束激光-TIG?復(fù)合對接焊接試驗(yàn)：激光束入射視點(diǎn)?θ=10°，離焦量：YLS-6000?激光?Δf1=0 mm、YLS-3000?激光?Δf2=15 mm，保護(hù)氣體流量?Ar=15

L/min，熱源間隔?Dh=4 mm，焦斑間隔?Df=0.4 mm，焊接速度?V＝3 m/min，單激光功率?P=500 W，電弧電流為?130 A。

?試驗(yàn)成果如下：

(1)?雙光束激光對接焊接試驗(yàn)

雙光束激光對接焊縫描畫如圖?4-1?所示。由圖?4-1?可知，雙光束激光對接焊接可完結(jié)兩板的聯(lián)接，但焊縫成形較差，焊縫表面和背部均存在較為明顯的凹陷缺點(diǎn)。這是因?yàn)閷涌盏氐拇嬖?，雙光束激光實(shí)踐熔化金屬體量較小，熔化金屬

缺乏以完全填充對接空地，從而使得焊縫成形較差。

焊接進(jìn)程中的羽輝行為如圖?4-2?所示。為了判別在該羽輝行為下，焊縫為深熔焊接仍是熱導(dǎo)焊接，在相同焊接參數(shù)下，實(shí)施雙光束平板掃描焊接試驗(yàn)，焊縫描畫如圖?4-3?所示。圖?4-3?中焊縫呈現(xiàn)明顯的深熔焊接焊縫描畫。所以，可以判別，在圖?4-3?中顯示的深熔羽輝行為中，該參數(shù)條件下，雙光束激光可以有用完結(jié)深熔焊接。

分析雙光束激光對接焊接焊縫描畫，可知對接空地條件下的雙光束激光對接焊縫呈現(xiàn)交叉式描畫，而與圖?4-2?中平板掃描焊接的“V”形焊縫描畫完全不同。

憑仗雙光束激光對接焊接熔池橋接示意圖4-4對上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析：可知在雙光束對接焊接中，因?yàn)榇藭r(shí)焦斑間隔為?0.4 mm，雙光束激光首先作用在對接空地兩頭基體金屬上，但因?yàn)榧す馐员囟ㄒ朁c(diǎn)傾斜入射，加之對接空地的存在，使得?LB1?激光束作用于基體上壁的區(qū)域有限，以?LB1?為例，LB1激光束作用于基體?a?上壁的區(qū)域較小，就會(huì)導(dǎo)致激光輕易穿透基體?a?的上壁而對

空地另一側(cè)的基體?b?下壁產(chǎn)生作用，雙激光束作用熔池在中部構(gòu)成交匯，從而導(dǎo)致交叉式焊縫描畫呈現(xiàn)。

綜上，可知通過雙光束激光對接焊接工藝，可完結(jié)對接空地為?0.2 mm?下的薄板對接焊接，通過控制激光功率，可以完結(jié)工件的有用聯(lián)接。但焊縫成形較差，正面及反面咬邊嚴(yán)重，無法完結(jié)出色的焊縫成形。

(2) TIG?對接焊接

TIG?對接焊接熔池行為如圖?4-5?所示。TIG?對接焊接中，對接面處的金屬在電弧熱源作用下熔化后朝遠(yuǎn)離對接面處的方向縮短，并未完結(jié)對接熔池橋接，無法構(gòu)成有用的對接焊縫。

分析原因：當(dāng)電弧熱源作用到空地兩頭基體金屬時(shí)，因?yàn)閷涌盏氐拇嬖冢刍饘傥茨茉诘谝粫r(shí)間完結(jié)橋接，在熔池表面張力作用下，熔化金屬縮短，只能在空地兩頭基體上構(gòu)成相互獨(dú)立的雙熔池；然后在焊接活動(dòng)作用力下，在焊接進(jìn)程表現(xiàn)出對接面處的金屬朝遠(yuǎn)離對接面處的斜后方活動(dòng)的現(xiàn)象。

焊縫微觀描畫如圖?4-6?所示。可知焊縫未完結(jié)聯(lián)接，且試板對接面上壁呈現(xiàn)凸起描畫，與圖?4-5?中查詢到的熔化金屬縮短現(xiàn)象相吻合。焊縫熔化深度為?0.5

mm，可驗(yàn)證?I=130 A?時(shí)，獨(dú)自?TIG?電弧能量缺乏以對焊縫背部成形產(chǎn)生影響。?

通過測量可知，雙熔池的熔化寬度之和為?2.6 mm，與同電弧電流參數(shù)下的雙光束激光-TIG?復(fù)合對接焊接焊縫地標(biāo)明熔寬尺寸附近，進(jìn)一步驗(yàn)證了電弧熱源是影響焊縫表面熔寬成形的主導(dǎo)要素這一定論。

(3)?雙光束激光-TIG?復(fù)合對接焊接試驗(yàn)

試驗(yàn)布置圖如圖?4-7?所示，本試驗(yàn)采用雙激光束在前，電弧在后的焊接辦法進(jìn)行焊接。

使用高速攝像查詢了焊接熔池行為，為更明晰的查詢兩種熱源在焊接進(jìn)程中對焊縫成形的影響作用，選取熱源間隔?Dh=4 mm。焊接進(jìn)程中的熔池行為如圖?4-8?所示。

在圖?4-8?中標(biāo)示兩種熱源的作用熔化區(qū)域，其中赤色方框里面為雙光束激光

作用熔化區(qū)域，黃線區(qū)域?yàn)殡娀∽饔萌刍瘏^(qū)域。觀測激光熱源作用區(qū)域，可明顯

看到雙光束激光作用在空地兩頭金屬上構(gòu)成了有用的熔池橋接，激光熱源作用后

未看到對接空地概括存在，這有用驗(yàn)證了激光在復(fù)合焊接進(jìn)程中所起的主導(dǎo)熔池

橋接的作用。

繼續(xù)查詢電弧熱源作用熔化區(qū)域，可明顯查詢到電弧熱源作用熔池區(qū)域遠(yuǎn)大于雙光束激光作用熔池，這有用增加了熔化金屬體量，可使得更多的熔化金屬填充對接空地；一起，較大的電弧熔池為熔化金屬的活動(dòng)供給了便利，促進(jìn)更多熔化金屬填充對接空地，從而有用整形了焊縫；而且電弧熔池活動(dòng)平穩(wěn)，可說明焊接進(jìn)程安穩(wěn)。

該工藝參數(shù)下焊縫描畫如圖?4-9?所示，可知焊縫成形出色，與雙光束激光對接焊縫描畫相比，消除了凹陷缺點(diǎn)，焊縫成形得到改進(jìn)。這也標(biāo)明電弧熱源在雙光束激光-TIG?焊接進(jìn)程中起到了出色的整形焊縫的作用。

對比上述三組試驗(yàn)成果，開始分析激光與電弧對焊縫成形的作用，可認(rèn)為在焊接進(jìn)程中，雙光束激光起到橋接熔池作用，電弧起到調(diào)控熔池及整形焊縫成形

的作用。