激光-MIG复合焊研究现状及其应用

与目前常用的旁轴激光-电弧复合焊相比,激光-电弧同轴复合可以在工件表面提供对称热源,焊接质量不受焊接方向影响而适于三维焊接。


激光-MIG复合焊从“扬长避短”的角度出发,合并且发扬激光焊和MIG焊的优势,同时又互补彼此之不足。可以看出,首先这是一种高热输入的焊接方法,会带来大的熔深;其次,激光弥补了MIG焊的焊接过程不稳定、引弧不易等不足,MIG焊也弥补了激光焊对于材料反射性能的苛刻要求。这种复合的焊接方法可满足高效高质量的焊接。

之前有相关研究显示,激光-MIG复合焊是用于铝合金构件焊接的一种十分理想的方法[22]。首先,电弧等离子对激光光致等离子体的吸引作用减小了激光所受到的阻碍。其次,电弧熔化的金属减小了激光因反射而产生的损耗,使得焊接效率、熔深都有所增加[23]。再者,激光对电弧的吸引使电弧更加稳定且能量更为集中,电弧的阴极雾化效应更为显著,有效地大幅减小氧化膜对焊缝质量的损害[24]。

胡连海等人[25]用高速摄影设备研究了在两种焊接电流工艺参数下激光与电弧的间距变化对CO2激光-MIG电弧复合焊接熔滴过渡过程的影响。试验发现,在高速MIG焊接时熔滴过渡不稳定,在激光-MIG复合焊接时,由于激光光致等离子体对熔滴的热辐射作用和对电弧的吸引作用而改变了电弧的形态及相应的熔滴的受力状态,使得熔滴的过渡过程发生了改变,对于不同的焊接电流工艺参数,存在不同的最佳激光与电弧间距。结果表明,在最佳间距下,即两个等离子体的耦合作用良好时,熔滴过渡形式为单一的稳定射流过渡,电流电压恒定,焊缝成形良好。

与目前常用的旁轴激光-电弧复合焊相比,激光-电弧同轴复合可以在工件表面提供对称热源,焊接质量不受焊接方向影响而适于三维焊接。张旭东等人[26]研制了CO2激光与脉冲MIG同轴复合焊系统,并用该系统进行了铝合金复合焊接实验,对焊接过程中的基本物理现象进行了观察和分析,测定了焊缝的熔深、熔宽和焊缝断面。其结果显示,同轴复合焊可以提高电弧稳定性、提高熔化效率和改善焊缝成形。

王旭友等人[27]以5A06(LF6)铝合金为研究对象,研究了铝合金激光—MIG电弧复合焊(HY-BRID焊)时焊接参数的变化对焊缝熔深的影响规律,并将焊接参数的变化对激光—MIG电弧复合焊、MIG电弧焊、激光焊的焊缝熔深的影响进行了综合比较分析。结果表明,若以等效于激光焊熔深的MIG电弧功率为分界线,可以把MIG电弧的功率分成高、低能量两个区,当激光与低能量电弧区的电弧复合时,激光对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊的熔深大于该区的MIG电弧焊;当激光与高能量电弧区的电弧复合时,电弧对焊缝的熔深起主导作用,HYBRID焊缝主要体现为MIG焊缝的特点,加入激光的优势主要体现在增加焊接速度方面,即高速焊时也可获得良好的焊缝成形。