本文關(guān)鍵詞： 激光-TIG復(fù)合焊 電弧形態(tài) 熔池行為 復(fù)合模式 304不銹鋼　出處：《山東大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：激光-TIG電弧復(fù)合焊接作為一種高效優(yōu)質(zhì)的焊接新方法,具有焊接速度快、焊接過(guò)程穩(wěn)定、焊接變形小等優(yōu)點(diǎn),受到了國(guó)內(nèi)外研究者的重視。相對(duì)于大功率激光-TIG電弧復(fù)合焊,小功率脈沖激光-TIG電弧復(fù)合焊接在充分發(fā)揮兩種熱源優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,能夠進(jìn)一步降低因電光轉(zhuǎn)換效率低而造成的激光能量的浪費(fèi),降低設(shè)備成本和焊接生產(chǎn)成本,有利于在實(shí)際焊接中進(jìn)行推廣應(yīng)用,具有較高的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。在304奧氏體不銹鋼板上進(jìn)行堆焊,結(jié)合焊接過(guò)程圖像與電參數(shù)同步采集系統(tǒng),研究了304奧氏體不銹鋼小功率脈沖激光-TIG電弧復(fù)合焊的電弧形態(tài)及導(dǎo)電特性、焊接熔池動(dòng)態(tài)行為及焊縫成形的影響因素及規(guī)律,為小功率脈沖激光-TIG電弧復(fù)合焊的推廣應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和支撐數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明,脈沖激光產(chǎn)生的少量金屬蒸氣能夠把電弧陽(yáng)極斑點(diǎn)穩(wěn)定在激光斑點(diǎn)處,電弧根部發(fā)生收縮；激光等離子體與電弧等離子體復(fù)合后,引起TIG電弧高溫區(qū)發(fā)生膨脹。當(dāng)脈沖激光作用到電弧上時(shí),TIG電弧電壓稍有升高,分析認(rèn)為盡管TIG電弧高溫區(qū)發(fā)生膨脹,但其有效導(dǎo)電區(qū)發(fā)生收縮,這是導(dǎo)致TIG電壓升高的原因；脈沖激光消失后,TIG電壓又恢復(fù)正常。脈沖激光使熔池長(zhǎng)度發(fā)生周期性的動(dòng)態(tài)變化,但熔池寬度保持不變。熱源間距為-0.5mm與0mm時(shí),形成一個(gè)熔池,且熔池的形態(tài)呈橢圓形；但熱源間距在0.5mm-1.5mm范圍內(nèi),熔池形態(tài)為不規(guī)則的橢圓形,熔池后方寬度較寬,前方較窄,且激光的作用位置有一部分位于熔池前方的凹陷區(qū)：在熱源間距為2.5mmm時(shí),熔池分離為激光熔池和TIG熔池。小功率脈沖激光-TIG復(fù)合焊焊縫橫截面面積是兩種熱源單獨(dú)作用下的橫截面面積之和的1.5倍左右,達(dá)到了1+12的復(fù)合效果。對(duì)部分焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并獲得最佳離焦量為0mm、最佳熱源間距為0-lmm。研究了復(fù)合模式對(duì)焊縫成形的影響,YAG-TIG復(fù)合模式下獲得的焊縫表面成形美觀,且熔深大；TIG-YAG復(fù)合模式下焊縫表面成形差,熔深淺。小功率脈沖激光-TIG復(fù)合熱源高速焊接能夠有效改善焊縫成形。相對(duì)于脈沖激光焊,加入適當(dāng)?shù)腡IG電弧熱源后能夠消除因斑點(diǎn)重疊率降低而引起的焊縫不連續(xù)現(xiàn)象。對(duì)于TIG焊,加入脈沖激光束后,能夠消除TIG高速焊接產(chǎn)生的駝峰缺陷。認(rèn)為這是由于脈沖激光加入后,熔池溫度升高,降低了熔池的表面張力,且激光作用下產(chǎn)生的熔化金屬能夠有效地增加熔池前部液態(tài)金屬厚度,從而避免了駝峰缺陷的產(chǎn)生。
[Abstract]:Laser TIG arc composite welding, as a new welding method with high efficiency and high quality, has the advantages of fast welding speed, stable welding process and low welding deformation. Compared with high power laser TIG arc composite welding, low power pulsed laser TIG arc composite welding takes full advantage of two kinds of heat source. It can further reduce the waste of laser energy caused by the low efficiency of electro-optic conversion, and reduce the cost of equipment and welding production, which is conducive to the practical application of welding. Surfacing welding on 304 austenitic stainless steel plate, combined with welding process image and electrical parameters synchronous acquisition system. The arc morphology and conductive characteristics of 304 austenitic stainless steel low power pulsed laser TIG arc composite welding were studied. The dynamic behavior of weld pool and the influencing factors and rules of weld forming were studied. The theoretical basis and supporting data are provided for the popularization and application of low power pulsed laser TIG arc composite welding. A small amount of metal vapor produced by pulsed laser can stabilize the arc anode spot at the laser spot and shrink the arc root. When laser plasma is combined with arc plasma, the high temperature region of TIG arc expands, and the arc voltage increases slightly when pulsed laser acts on the arc. It is concluded that the effective conductive region of TIG arc shrinks despite the expansion in the high temperature region of TIG arc, which is the cause of the increase of TIG voltage. After the pulse laser disappears, the TIG voltage returns to normal. The pulse laser causes periodic dynamic changes of the weld pool length, but the width of the weld pool remains unchanged. The distance between the heat sources is -0.5 mm and 0 mm. Forming a molten pool, and the shape of the pool is elliptical; But the distance of heat source is between 0.5 mm and 1.5 mm, the shape of molten pool is irregular ellipse, the width behind the pool is wider, and the front is narrower. A part of the laser position is located in the hollow area in front of the molten pool: when the distance of the heat source is 2.5 mm. The welding pool is separated into laser pool and TIG pool. The cross section area of low power pulsed laser TIG composite welding weld is about 1.5 times of the sum of the cross section area of the two heat sources acting alone. The optimum defocusing amount is 0 mm and the optimum heat source spacing is 0 mm. The effect of composite mode on weld forming is studied. The weld surface obtained by YAG-TIG composite mode is beautiful in appearance and deep in penetration. Low power pulsed laser TIG hybrid heat source high speed welding can effectively improve the weld formation, compared with pulsed laser welding. The discontinuity of weld caused by the decrease of spot overlap rate can be eliminated by adding proper TIG arc heat source. For TIG welding, pulse laser beam is added. The hump defect caused by TIG high speed welding can be eliminated. It is considered that the temperature of the weld pool increases and the surface tension of the weld pool is reduced after the pulsed laser is added. The melting metal produced by laser can effectively increase the thickness of liquid metal in front of the molten pool, thus avoiding the formation of hump defect.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG457.11

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本文編號(hào)：1453361