激光-MIG双丝复合焊电弧行为及熔滴过渡研究

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1、激光-MIG双丝复合焊电弧行为及熔滴过渡研究StudyontheArcBehaviourandMetalTransferinLaser-MIGDoubleWiresHybridWelding国家自然科学基金项目(51175374)一级学科：材料科学与工程学科专业：材料加工工程研究生：朱艳丽指导教师：李桓教授天津大学材料科学与工程学院二零一四年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

2、的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：

3、导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要基于对高效优质焊接质量的需求，将激光焊与双丝焊相结合，开发一种新型的焊接方法—激光-MIG双丝复合焊，并对其焊接过程、电弧行为及熔滴过渡开展研究，旨在为进一步的工艺开发、理论研究及实际技术应用奠定基础。（1）搭建激光-MIG双丝复合焊接系统，建立电信号和高速摄像采集系统，实现正常焊接。分别研究双电源采用双直流、脉冲-直流、双脉冲模式输出情况下，即：激光-MIG双丝复合焊、激光-脉冲-直流MIG双丝复合焊及激光-脉冲MIG双丝复合焊，三种焊接方式对应的

4、焊接特性规律。并且在激光-脉冲MIG双丝复合焊中，自行开发了能够实现两焊接电信号反相输出的脉冲控制器。在焊接试验中，主要研究了激光功率、送丝速度、光丝间距和离焦量等对上述三种焊接方式对应的焊接稳定性、电弧行为和熔滴过渡的影响规律，同时分别选取焊接电压变异系数、电弧图像信号强度分布及电弧偏转角、熔滴过渡方式及频率作为评价参量对稳定性、电弧行为和熔滴过渡进行分析。（2）针对激光-MIG双丝复合焊，研究发现，随着激光功率增加，电弧偏转角先减小后增加，在1000W附近偏转角最小，焊接过程最稳定。引导丝熔滴始终为

5、细滴过渡，而跟随丝熔滴为细滴过渡+粗滴过渡，熔滴过渡频率呈现先增加后下降的趋势。当送丝速度变化时，在送丝速度为4m/min时引导丝和跟随丝的电弧稳定性最好，电弧偏转角先减小后增加最终趋于稳定。在离焦量为-1mm时，引导丝和跟随丝熔滴过渡频率均达到最大值分别为8.6Hz和6.3Hz。（3）针对激光-脉冲-MIG双丝复合焊，研究发现，随着激光功率增加，引导丝熔滴始终为射滴过渡，而跟随丝熔滴为细滴过渡+少量短路过渡。送丝速度对引导丝的电弧稳定性影响较小，而送丝速度达到4m/min时，跟随电弧稳定性最好。随着光

6、丝间距增大，焊接过程稳定性变差，而当光丝间距增大到一定范围时，焊接过程稳定性变化较小，维持不变。当离焦量发生变化时，在0mm处引导丝和跟随丝熔滴过渡频率均达到最小值分别为75Hz和3Hz。（4）针对激光-脉冲MIG双丝复合焊，研究发现，随着激光功率增加，焊接过程稳定性先下降后增加，电弧偏转角增加，熔滴过渡频率增大。随着送丝速度增加，焊接过程稳定性增加，当达到4m/min后，电弧偏转角基本不变，而在2m/min、双丝间距小于8mm时出现短路过渡。随着光丝间距增加，在6mm时焊接过程最不稳定，之后光丝间距继

7、续增加对焊接过程影响较小，电弧最小偏转角度出现在光丝间距4mm时。当离焦量发生变化时，在0mm处引导丝和跟随丝熔滴过渡频率均达到最小值分别为27Hz和12Hz。关键词：激光-MIG双丝复合焊；焊接稳定性；电弧行为；熔滴过渡万方数据AbstractBasedontherequirementforthehighproductivityandgoodqualityinthewelding,anovelweldingmethodnamedlaser-MIGdoublewireshybridweldingisde

8、velopedwithcombininglaserweldinganddoublewireswelding.Inthisstudy,theweldingprocessandthearcbehaviourandmetaltransferarestudiedinordertolaythefoundationforthedevelopmentofweldingtechnology,thetheoreticalstudyandthepractica