对于纯氩保护气体的304不锈钢激光-cmt电弧复合热源焊接试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com俘掳试验研究一基于纯氩保护气体的304不锈钢激光一CMT电弧复合热源焊接试验研究机械科学研究院哈尔滨焊接研究所(150080)雷振王旭友王威林尚扬摘要利用高速摄像分别采集了纯Ar保护气氛下激光与CMT电弧复合前后的CMT电弧形貌。研究了在采用纯Ar保护气体焊接304不锈钢时的激光一CMT电弧复合热源焊接过程稳定性、焊缝成形、焊接效率、焊接接头的力学性能及组织特点，并将试验结果与304不锈钢TIG填丝焊进行对比。分析结果表明，纯Ar保护的激光一CMT复合热源焊接接头的综合力学性能与TIG填

2、丝焊接头的综合力学性能具有相当的水平，但焊接效率可以提高5倍，因此在不锈钢、镍基合金等高性能金属材料的焊接中，用纯Ar保护的激光一CM．T电弧复合热源焊接取代TIG填丝焊具有可行性。关键词：激光OMT电弧复合热源焊接304不锈钢纯氩保护气体中图分类号：TG457在Ar中加入一定量的CO或0，但是加入氧化性气体0前言却导致了焊缝金属中C、0等杂质的增加，影响了焊缝CMT(ColdMetalTrans~r，也称“冷金属过渡”)金属的焊接冶金性能，致使CMT弧焊方法仍然不能在弧焊技术⋯是Fronius公司在研究无飞溅过渡技术、核

3、电设备、航空航天等对冶金性能要求极高的高端产铝与钢异种金属焊接、及薄板焊接技术的基础上逐品的制造中应用。目前，在这些对焊接接头冶金质量渐发展和成熟起来的一门新的弧焊技术。该项技术要求极高的高端装备的焊接生产中，仍然采用焊接效与美国LINCOLN公司的表面张力过渡技术(Surface率极低的TIG填丝焊方法。尽管TIG填丝焊的焊接效TensionTransfer，简称STT)以及日本OTC公司率低，但是由于TIG填丝焊采用纯Ar保护，焊缝金属的控制液桥过渡技术(ControlledBridgeTrans．中的C、O等杂质元素

4、的含量相对较少，焊缝金属的洁fer，简称CBT)均属于数字化精确控制短路过渡电净度高，加之焊接热输人低，得到的焊接接头的综合冶弧焊技术。金质量好，这也是常规GMAW无法取代TIG填丝焊的CMT弧焊技术的最大技术优势在于其焊接过程飞主要原因之一。溅少、焊接变形小、焊缝冶金质量较高(与常规熔化极文中采用激光一CMT复合热源焊接方法，以气体保护焊相比)。但是，由于CMT弧焊过程中熔池304不锈钢为试验母材，研究了在纯Ar保护气体下激的温度相对较低，因此在焊接中、厚板时，液态焊缝金光一CMT电弧复合热源焊接的电弧稳定性、焊缝成形属

5、在母材表面的润湿性相对较差，得到焊缝的余高相规律以及接头的综合力学性能，并将试验结果与304对较大，特别是在采用多层多道焊时，易出现未熔合、不锈钢TIG填丝焊的试验结果做了对比分析，全面分夹渣等缺陷，这是CMT弧焊技术的不足。此外，与其析了纯Ar保护气体的激光一CMT电弧复合热源焊接他熔化极弧焊方法类似，利用CMT弧焊在直流反接方法取代TIG填丝焊的可行性。(工件接负)焊接碳钢、不锈钢、高强钢、镍基合金等金1试验材料及方法属时，在纯Ar保护气体下，由于保护气体中无氧化性气体，且熔池中缺少氧化物的存在，电弧的阴极斑点难1．1

6、试验材料以固定，随焊接过程的进行而不停漂移，表现为电弧飘试验母材为304不锈钢板，试板规格为200millX动、挺度不足，焊接过程不稳定。为了稳定电弧，通常100millx8mm，试验所用的焊丝为咖1．2mm的308L不锈钢焊丝，母材及焊丝的化学成分见表1，母材的力收稿日期：2009一l2一l5学性能见表2。182010年第8期学兔兔www.xuetutu.com—试验研究r蟮掳表1母材及焊丝的化学成分(质量分数，％)1．2试验设备电弧形态的变化；分别进行了304不锈钢的TIG填丝试验所用激光器为额定功率2kW的连续波Nd

7、：焊和纯Ar保护的激光一CMT复合热源对接焊试验(试YAG激光器，试验中采用焦距为200mm的激光输出验采用60。的V形坡口)，对比考察两种焊接接头的力透镜；复合焊所用电弧焊机为奥地利Fronius公司生产学性能，并分析了两种方法的焊接效率。的TPS4000型数字化CMT焊机；TIG填丝焊所用焊机2试验结果及分析为PANA—TIGSP300钨极氩弧焊机；焊接过程中电弧图像的采集采用FastCamUhima5l2型高速摄像采集2．1电弧形貌分析系统。CMT过渡技术实际上是一种通过送丝协调及波形1．3试验方法控制而实现的“冷”

8、与“热”交替的短路过渡弧焊技术。利用平板堆焊的方式，借助于高速摄像系统分别CMT过渡中的“热”过程实际上是大电流电弧燃烧而形采集了纯Ar保护的CMT弧焊和激光一CMT复合热源成熔滴的过程，而“冷”过程实际上是小电流电弧维持焊接的电弧形貌，通过对电弧形态的对比分析，分析了燃烧等待熔滴过渡的过程。图1和图2