(3)在厚板的焊接方面,激光自熔焊主要是通过增大激光功率来增加熔深,所以由于激光功率的限制,激光自熔焊很难对厚板实施有效的焊接[6]。 针对激
(3)在厚板的焊接方面,激光自熔焊主要是通过增大激光功率来增加熔深,所以由于激光功率的限制,激光自熔焊很难对厚板实施有效的焊接[6]。
针对激光自熔焊的焊接局限性以及缺点,为改善激光焊在工业生产中的应用,人们对激光自熔焊进行了不断创新,开发了激光填丝焊焊接技术。激光填丝焊焊接技术是指在激光自熔焊的基础上,通过焊丝的添加,对焊缝金属进行化学成分以及接头组织调节,从而抑制焊接缺陷的发生,改善接头力学性能的一种全新焊接方法。
激光填丝焊作为激光自熔焊的升级产品,它在保留激光自熔焊的优点下,又具有一些其他的特色,解决了激光自熔焊的一些焊接方面的限制,大大提高了人们对激光焊的认识,得到了越来越多的重视。激光填丝焊优点主要表现在以下几个方面:
(1)降低了激光焊对工件拼缝间隙的要求。激光焊由于光斑直径只有几百微米,因此拼缝间隙通常小于0.1mm,因此对工件的装夹要求极高[7],一旦拼缝间隙达不到要求,就会导致激光能量的泄露,造成焊缝凹陷,焊缝成形极差,很难获得理想的焊接接头性能,这极大的提高了工作难度和工作成本。激光填丝焊由于额外焊丝的添加,焊丝会对间隙有一定的遮挡作用,减小了激光的泄漏,起到了良好的间隙桥接作用,降低了激光焊对工件间隙的要求。
(2)激光填丝焊可以实现对焊缝化学成分的调节,得到符合性能要求的焊缝。其机理主要是根据焊接接头的特殊要求,选择特定成分的焊丝,通过填充焊丝的加入,向焊缝中加入一些有益的合金元素,改善其化学成分,得到理想的焊接接头[8]。
(3)可实现千瓦级功率的激光器对中、厚板的焊接。激光自熔焊对厚板的焊接受到激光功率的限制,很难达到足够的熔深,有效的对厚板实施焊接。即使焊接功率足够大,可以实现厚板的焊接,但其焊接成本过大,也不能实现大规模的应用。激光填丝焊解决了这个难题,通过激光填丝多道焊,在工件开坡口的前提下,实施多道焊,每次焊接熔深相对较浅,从而实现低功率激光器对厚板的焊接[9,10]。
目前高速铁路迅速发展,高速化以及重载化一直是科研工作者努力的方向。SMA490BW耐候钢因其高强度,高塑性,耐腐蚀性逐渐成为了高速列车转向架的首选材料[11]。转向架在车辆运行时的承载、减震、制动等方面发挥着巨大作用,因此对SMA490BW焊接方法的研究至关重要。但目前为止SMA490BW耐候钢主要采用熔化极气体保护焊,焊接残余应力大,焊接缺陷较多。对SMA490BW耐候钢进行焊接时,CGHAZ组织多为贝氏体,焊接热输入越大晶粒越大[12],因此对SMA490BW焊接方法的创新具有重要意义。激光填丝焊具有众多其他焊接方法所不具有的优点,因此可以尝试采用激光填丝焊焊接技术对SWA490BW耐候钢进行焊接。
由于激光自熔焊有着诸多局限性,因此激光自熔焊越来越加难以满足人们对激光焊接的要求。激光填丝焊的出现给市场带来很大的惊喜。但目前工业生产中,激光应用依然主要是激光自熔焊焊,激光填丝焊很难在生产中得到大规模的使用。这主要是由于焊丝的加入,激光与焊丝之间的相互作用以及焊丝的送进条件使焊接过程变得更加复杂,焊接过程很难得到有效的控制。由于激光填丝焊的焊接稳定性以及焊接质量与焊丝的熔化和熔滴过渡行为密切相关,因此为满足现代工业对激光焊高效率、高精度、高质量的需求,对激光填丝焊的熔滴过渡的研究已经迫在眉睫,急需广大焊接工作者投入到激光填丝焊的研究中。
1.2 激光填丝焊的国内外研究现状