激光—mig电弧复合焊接基础研究及应用

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要激光—电弧复合焊接是一种新兴的特种激光加工技术，它将两种物理性质、能量传输机制截然不同的激光和电弧热源复合在一起，同时作用于同一加工位置，既充分发挥了两种热源各自的优势，又相互弥补了各自的不足，从而形成了一种全新高效的热源。激光—电弧复合热源至少是一种激光热源(CO2、YAG等)与一种弧焊热源(TIG、Plasma、MIG/MAG)的组合，激光—MIG复合热源因其焊接效率高、间隙适应性好、焊缝成分和性能可控等优点正在成为工业生产中最重要的激光焊接方法之一。本文在总结国内外激光—电弧复合热源焊接研究现状基础上，对激光—MIG复合

2、焊接技术进行了工艺基础及应用的研究。首先建立了CO2激光—MIG电弧旁轴复合热源系统，以普通碳钢为试材进行了堆焊试验，对焊缝的横断面几何形貌进行了测定，结果显示，复合焊较激光、电弧焊的熔深、熔宽增加，焊缝成型更美观，复合激光功率越大，作用效果越明显。随后利用Nd:YAG激光—MIG电弧复合热源系统对激光功率、电弧功率、焊接速度、焊接方向等参数与焊缝形貌之间的关系进行了研究，讨论了激光与电弧的交互作用。研究表明：在一定的焊接工艺条件下，激光功率主要影响复合焊缝熔深，而电弧功率主要影响熔宽，激光电弧的交互作用有利于增加熔深，却负作用于熔宽的增加；当一定功率的

3、Nd:YAG激光与电弧热源复合时，焊缝熔深随着电弧功率的增大先增后减，熔深最大时，电弧功率与复合热源功率的比值约为0.6。对应的其它实验结果也表明：复合热源焊接效率提高，焊前适应性好。最后，将激光—MIG复合焊接技术应用于ZL114铝合金的焊接，成功地实现了2mm和8mm厚平板及筒体复合热源的拼焊。关键词：激光—MIG复合焊接激光加工Nd:YAG激光电弧功率焊缝形貌铝合金I华中科技大学硕士学位论文AbstractLaser–archybridweldingisanewspecialweldingtechniqueinlaserprocessing,inw

4、hichthelaserbeamandthearcactonthesamemoltenpool,thesynergisticactionsofthelaserandthearcwereexploited,improvingtheweldingefficiencycomparedwiththeindividualprocesses.Adescriptivetermoflaser–arcprocessesshouldincludethelasertype(i.e.CO2,Nd:YAG)andthearcweldingprocess(TIG,Plasma,MI

5、G/MAG),andhybridlaser–MIGweldingbecomesoneofthemostsignificantlaserweldingtechnologiesinindustryduetoitshigherweldingefficiency,highertolerancetogapsbetweenplates,andadjustmentofcompositionandmicrostrctureoftheweldmetal.Basedonsummarizationofthecurrentresearchonhybridweldingtechn

6、ique,aprogramofexperimentalworkwasundertakentoinvestigatethehybridlaser–MIGweldingprocessanditsapplicationinthispaper.FirstaparaxialCO2laser–MIGhybridweldingsystemwassetupandproducedbead–on–platerunsoncarbonsteelunderdifferentweldingconditions,theweldbeadshapeweremeasured.Theresu

7、ltsshowthatthelaser–MIGhybridweldingcanincreasepenetrationandwidth,improvethequalityofweldbeadformationcomparedwithlaserandarcwelding,andthehigherthelaserpower,themoresignificanttheeffect.ThenaNd:YAGlaser–MIGhybridweldingsystemwasusedtostudytherelationshipbetweenhybridweldingpara

8、metersandbeadgeometry,theparameterslikel