激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)集合了激光焊功率密度高、焊縫深寬比大、熱輸入及熱變形小、焊接速度快和電弧焊裝配精度低、能量利用率高、成本低的優(yōu)勢(shì),成為了國內(nèi)外焊接領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為了充分利用激光焊和雙鎢極TIG焊的優(yōu)勢(shì),本文提出了激光-雙鎢極TIG復(fù)合焊接方法,搭建了對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)平臺(tái),研究了該新型激光電弧復(fù)合焊的加熱過程,并對(duì)其電弧物理特性、熔池特征、熔孔形態(tài)、溫度場(chǎng)特征、焊縫組織及力學(xué)性能進(jìn)行了深入的探索,為中小功率激光與TIG電弧的復(fù)合焊接技術(shù)拓展了新思路。利用攝像機(jī)獲取了復(fù)合焊接電弧形態(tài),并通過“小孔法”和電流電壓采集系統(tǒng)測(cè)量了電弧壓力及電流電壓信號(hào)。結(jié)果表明,激光的加入會(huì)使得雙鎢極TIG的電弧發(fā)生進(jìn)一步收縮,電弧形態(tài)從雙高斯熱源整合變?yōu)樵獙毿螒B(tài)分布。耦合電弧的壓力分布呈近圓形,兩TIG電流、鎢極間距及焊接高度會(huì)影響電弧壓力的峰值及偏移情況。電弧靜特性曲線整體呈“U”形,兩TIG的電流對(duì)各自的電壓會(huì)產(chǎn)生交叉影響,且激光會(huì)使得導(dǎo)電通道變長(zhǎng)。使用高速攝像機(jī)及熱成像儀采集了熔池、熔孔及溫度場(chǎng)信號(hào)并與激光-TIG旁軸復(fù)合焊接及雙鎢極TIG焊接進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,激光電弧復(fù)合焊接熔孔穩(wěn)定性高,熔池流速... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光-TIG旁軸復(fù)合焊接原理圖[40]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-源特性和激光深熔對(duì)電弧帶來的集中引導(dǎo)作用，使得在高速焊接狀態(tài)下也可以得到穩(wěn)定的電弧及成形良好的焊縫，減弱了等離子屏蔽效應(yīng)，提升了激光的利用率，同時(shí)激光可以壓縮穩(wěn)定電弧，提升電弧能量的利用率，減少了氣孔、咬邊等缺陷，形成一種全新、高效的復(fù)合焊接方法[39]。大連理工大學(xué)的劉黎明教授等人利用AZ31B鎂合金進(jìn)行了激光-TIG復(fù)合焊接（LATIG）、激光焊接（LBW）、鎢極氬弧焊（TIG）的對(duì)比，原理如圖1-1所示[40]。結(jié)果表明，對(duì)于鎂合金來說，LATIG的焊接速度和穿透性均高于LBW和TIG，并且與單獨(dú)TIG相比LATIG的電弧穩(wěn)定性得到改善；LATIG的熔寬和晶粒尺寸介于LBW與TIG之間。圖1-1激光-TIG旁軸復(fù)合焊接原理圖[40]大連理工大學(xué)的宋剛等人研究了激光-TIG復(fù)合焊接技術(shù)在鎂/鋼異種材料連接上的應(yīng)用及結(jié)合機(jī)理，原理如圖1-2所示。結(jié)果表明，隨激光功率增加，合金元素過渡層厚度及接頭抗拉強(qiáng)度也在增加，強(qiáng)度最大達(dá)到了208.1MPa，斷裂面主要呈現(xiàn)解理河流花樣，討論了界面層的組成及生長(zhǎng)模型[41]。圖1-2激光-TIG復(fù)合焊接Mg/鋼示意圖[41]華中科技大學(xué)的陳鑫等人引入新的解耦方法及邊界處理方式，開發(fā)了一種新型三維數(shù)學(xué)模型模擬激光-TIG復(fù)合焊接過程中的匙孔動(dòng)力學(xué)、熔池流動(dòng)、金屬蒸汽、等離子體及其相互作用，并利用實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖1-3所示，結(jié)果顯示模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)了良好的一致性，為了解

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-激光與TIG相互作用機(jī)理和激光-TIG復(fù)合焊接的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[42]。圖1-3模擬預(yù)測(cè)焊縫截面與實(shí)際焊后對(duì)比圖：(a)激光與鎢極尖端距離3mm;(b)激光與鎢極尖端距離3mm[42]哈爾濱工業(yè)大學(xué)的陳彥斌教授等人于1995年研究了激光-TIG同軸復(fù)合焊接，設(shè)計(jì)了一種激光穿過空心鎢極的復(fù)合焊接方式，設(shè)備原理示意圖如圖1-4所示，進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)，得到了激光-TIG同軸復(fù)合焊接熔深熔寬的變化規(guī)律[43]。結(jié)果表明，激光從電弧低電流密度區(qū)穿過后進(jìn)入工件，減少了激光能量的消耗，復(fù)合熱源分布更加均勻，焊縫成形優(yōu)良。圖1-4激光-TIG同軸復(fù)合焊接裝置示意圖[43]1.3.2激光-PAW復(fù)合焊接等離子弧焊接（PAW）相比于TIG焊接具有熱作用區(qū)域窄、能量密度高、方向性強(qiáng)、引弧電流低、電弧穩(wěn)定性高等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)由于其鎢極在噴嘴內(nèi)部，可以有效防止金屬蒸汽、飛濺等對(duì)其帶來的污染，以上特性使得等離子弧與激光復(fù)合焊接具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此激光-PAW復(fù)合焊接也越來越受到人們的重視[44]。德國漢堡工業(yè)大學(xué)的NikolaiPetri等人研究了激光-PAW復(fù)合焊接中激光功率，等離子氣流速，焦點(diǎn)位置以及焊槍角度和焊接方向等變量對(duì)S235JR鋼

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高氮鋼激光-電弧復(fù)合焊接熔池表面流動(dòng)行為[J]. 劉佳,白陳明,石巖,李忠,張宏.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(22)
[2]激光-微束等離子弧復(fù)合焊接過程的結(jié)構(gòu)負(fù)載聲發(fā)射信號(hào)表征[J]. 朱洋,羅怡,謝小健,王燦.  焊接學(xué)報(bào). 2016(09)
[3]激光復(fù)合焊接技術(shù)綜述[J]. 姚燕生,王園園,李修宇.  熱加工工藝. 2014(09)
[4]激光-GMAW復(fù)合熱源焊接的研究現(xiàn)狀[J]. 郭東東,劉金合.  熱加工工藝. 2011(03)
[5]激光-電弧復(fù)合焊接的研究進(jìn)展[J]. 肖榮詩,吳世凱.  中國激光. 2008(11)
[6]高平均功率全固態(tài)激光器發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)及應(yīng)用[J]. 李晉閩.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2008(07)
[7]鋁合金激光—電弧雙面焊接頭特征分析[J]. 苗玉剛,李俐群,陳彥賓,吳林.  焊接學(xué)報(bào). 2007(12)
[8]YAG激光等離子弧復(fù)合焊接熱源光譜特征分析[J]. 陳俐,段愛琴.  電加工與模具. 2007(06)
[9]鋁合金激光-鎢極氬弧雙面焊的焊接特性[J]. 陳彥賓,苗玉剛,李俐群,吳林.  中國激光. 2007(12)
[10]激光-等離子弧復(fù)合焊技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 李志寧,都東,常保華,王力,張驊.  焊接. 2007(09)

碩士論文
[1]激光電弧復(fù)合焊接及激光焊接超低碳鋼的焊縫磁性能研究[D]. 倪宇.華中科技大學(xué) 2004



本文編號(hào)：2926906