本文關(guān)鍵詞： 不銹鋼 激光焊接 激光-TIG復(fù)合填絲焊接 氣孔　出處：《機械科學(xué)研究總院》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：焊接制造工程中,電弧焊接仍然是目前主導(dǎo)的焊接方法。但傳統(tǒng)的電弧焊接方法在焊接高性能金屬材料時,由于電弧的能量密度相對較低,焊接速度較慢,熱輸入較大,在解決構(gòu)件焊接的變形、熱損傷、焊接效率的提升以及在構(gòu)件裝配精度偏差波動較大條件下的單面焊雙面成形控制問題遇到了技術(shù)瓶頸。激光-電弧復(fù)合焊接方法,由于同時具有激光焊接的高效特征和電弧焊接的高適應(yīng)特性,且在高速焊接條件下具有高的焊接過程穩(wěn)定性,為高性能金屬材料高的工況適應(yīng)能力、高效率、低熱損傷、低變形等關(guān)鍵工程問題提供了有效的解決方案。以高功率激光為核心的焊接方法,深熔焊接時的一個主要問題是極易產(chǎn)生小孔型氣孔缺陷。目前解決激光小孔缺陷主要的主要焊接方法如激光掃描焊接、大光斑焊接、雙焦點焊接等,其本質(zhì)是通過增大熱輸入來減少焊縫深寬比,盡管可以有效抑制激光小孔缺陷的產(chǎn)生,但也削弱了以高功率激光為核心的焊接工藝方法的低熱輸入高效焊接的特性。如何充分發(fā)揮高功率激光焊接低熱輸入高效焊接的特性,同時抑制激光小孔缺陷的產(chǎn)生是本文重點探索的問題。本文以304不銹鋼為研究對象,采用6kW光纖激光器及激光自熔焊接、激光-TIG填絲復(fù)合焊接兩種焊接工藝方法,較系統(tǒng)研究了激光功率、焊接速度等關(guān)鍵工藝參數(shù)的匹配對焊縫成形及焊接氣孔率的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),對于304不銹鋼全熔透自熔焊接,保持其它焊接參數(shù)不變,一定的焊接速度下能夠有效抑制激光小孔型氣孔缺陷所匹配的激光功率有一定的閾值(臨界氣孔擬制功率),當(dāng)激光功率高于該閾值時,均可有效抑制激光小孔型氣孔缺陷的產(chǎn)生;焊接速度越快,需要匹配的激光功率閾值越高;分析氣孔率與焊接參數(shù)、焊縫形狀的映射規(guī)律發(fā)現(xiàn),氣孔率與焊縫熔透程度密切相關(guān),無論采用低激光功率、低焊接速度的參數(shù)匹配,還是采用高激光功率、高焊接速度的參數(shù)匹配,當(dāng)焊縫的背面寬度與焊縫正面寬度的比值接近于1時,氣孔率可控制在0.1%以內(nèi);但高功率、高速度的焊接工藝與低功率、低速度的焊接工藝相比,焊縫的深寬比更大,焊縫的熱輸入更低,更有利于焊接變形的控制和提高焊接效率。高功率激光-TIG電弧填絲焊的工藝參數(shù)對焊縫氣孔率及焊縫成形的影響規(guī)律與激光自熔焊接基本一致,但可有效解決激光自熔焊接表面凹陷問題,同時與傳統(tǒng)的TIG電弧相比顯著提高了焊接速度。在焊接工藝參數(shù)對激光小孔型氣孔抑制及焊縫成形規(guī)律研究的基礎(chǔ)上,采用高速攝儀,對不同工藝參數(shù)下光致等離子體的波動特征及激光小孔的波動特征進行了監(jiān)測,并利用數(shù)理統(tǒng)計的方法對高功率光纖激光焊對氣孔產(chǎn)生與抑制原因進行了分析。研究表明,光致等離子體均存在著從產(chǎn)生到湮滅的過程,且產(chǎn)生的等離子體的大小在焊接過程中是不斷變化的。一定的焊接速度全熔透焊接條件下,當(dāng)采用的激光功率超過臨界氣孔抑制功率與采用低于氣孔臨界抑制功率相比,等離子體從產(chǎn)生到湮滅的周期增長,等離子體面積波動更小,且小孔不存在湮滅的過程,因而更能夠有效抑制激光小孔型氣孔的產(chǎn)生。
[Abstract]:In the welding process , the arc welding is still the dominant welding method . However , the welding method of laser - arc welding is the main problem in the welding process of high - power laser welding . The results show that the laser power exceeds the critical air hole restraining power and the laser self - melting welding is basically consistent with the conventional TIG arc welding .

【學(xué)位授予單位】：機械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG456

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 陳俐;航空鈦合金激光焊接全熔透穩(wěn)定性及其焊接物理冶金研究[D];華中科技大學(xué);2005年

2 吳世凱;激光—電弧相互作用及激光-TIG復(fù)合焊接新工藝研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號：1465289