焊接新技术论文.doc

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1、焊接新技术——激光复合焊石家庄铁道大学材料科学与工程学院段丁姗20112318摘要激光焊接以其能量密度高、焊速快、变形小、熔深大和易实现自动化等优点而被广泛应用于各种结构件的焊接。但是，与其他焊接热源一样，激光焊也有其缺点：设备投资大，能量利用率低，焊前的准备工作要求高，接头中易产生气孔、裂纹、咬边等缺陷。为避免单独激光焊所存在的问题，激光-电弧复合焊是最好的选择。激光-电弧复合焊将激光焊和电弧焊两种工艺相结合，取长补短发挥各自优势，不仅能获得好的焊接质量和生产效益，而且还能降低成本，实现高效、优质的焊接。近年来，随着电弧焊设备和激光器性能的提高，激光-电弧复合焊技术的发展逐渐成为一

2、项前景光明的焊接新技术，已成为激光焊接研究的热点。本文结合国内外激光-电弧复合焊的研究现状，概括了激光-电弧复合焊的特点、激光电弧复合方式及其应用，并对这项焊接新技术进行。关键字激光复合焊焊接新技术1激光-电弧复合热源焊接的特点激光-电弧复合热源焊接是将电弧与较小功率的激光配合一起从而获得大熔深的焊接方法。它是将两种物理性质、能量传输机制截然不同的热源复合在一起，共同作用于工件表面，从而实现对工件进行加热完成焊接的过程。采用激光+电弧的复合方式可以充分地发挥两种热源的优势，弥补双方的不足，是一种新型、优质、高效、节能的焊接方法。在同等条件下，激光-电弧复合焊比单一的激光焊或电弧焊具有

3、更强的适应性，焊缝的成型性更好。其优点如下：(1)提高了焊接接头的适应性。由于电弧的作用降低了激光对接头间隙的装配精度的要求，因此可以在较大的接头间隙下实现焊接。(2)增加了焊缝的熔深。在激光的作用下电弧可以到达焊缝的深处，使得熔深增加。其次由于电弧的作用会增大金属对激光的吸收率也是熔深增大的原因。(3)改善焊缝质量，减少焊接缺陷。激光的作用使得焊缝的加热时间变短，不易产生晶粒过大而且使热影响区减小，改善焊缝组织性能。由于在电弧的作用下复合热源能够减缓熔池的凝固时间，使得熔池的相变充分的进行，而且有利于气体的溢出，能够有效地减少气孔、裂纹、咬边等焊接缺陷。(4)增加焊接过程的稳定性。

4、由于激光的作用在熔池中会形成匙孔，它对电弧有吸引作用，从而增加了焊接的稳定性。而且匙孔会使电弧的根部压缩，从而增大电弧能量的利用率(5)提高生产效率降低生产成本激光与电弧的相互作用会提高焊接速度由于电弧的作用使得用较小功率的激光器就能达到很好的焊接效果与激光焊相比可以降低设备成本。2根据电弧的不同，激光电弧复合焊方法主有：（1）激光－TIG复合焊接它是早期的一种复合焊形式，主要用于薄板金属的焊接，尤其适合于焊接高热导率的金属，可以明显提高焊接速度、改善单一TIG焊接时效率低的状况。此后20世纪90年代又出现了激光与TIG同轴焊接。这种焊接方法无方向性，焊接过程比较稳定，焊接速度也大大

5、提高，而且焊接过程中匙孔直径可以达到单一YAG焊接时的1.5倍，这非常有利于气体的逸出，可以减少焊缝中的气孔。（2）激光－MIG/MAG复合焊接这种复合焊接技术灵活性较强,适合于中厚板以及铝合金等难焊金属的焊接。熔敷金属的加入可以改善焊缝的微观组织、提高接头的综合力学性能，电弧的引入有助于提高间隙搭桥能力、降低了单一激光焊接时坡口制备的精度要求、激光前置时可以使引弧容易，并且在合适的参数下可以改变熔滴过渡方式使得焊接过程更加稳定、减少了单一MIG/MAG焊时的飞溅量和焊后处理的工作量，激光－MIGMAG旁轴复合易于实现，而同轴复合则难以实现。（3）激光－双电弧复合焊接由德国亚琛大学焊

6、接研究所ISF的研究人员开发激光－双MIG复合焊，HybridWeldingWithDoubleArc简称HyDRA适合于中厚板以及铝合金、镁合金、双相钢等难焊金属的焊接。试验结果表明：在无间隙接头焊接时，激光－双电弧复合热源的焊接速度比一般的激光－MIG、电弧复合热源提高33％，单位长度的能量输入减少25％，间隙裕度可达2mm且焊接过程非常稳定远远超过激光－MIG电弧复合热源的焊接能力，而且可以更好地实现自动化焊接。（4）激光－等离子弧复合焊接它具有刚性好、温度高、方向性强、电弧引燃性好、加热区窄等优点。适用于薄板对接、镀锌板搭接、钛合金、铝合金等高反射率和高热导率材料的焊接及切割

7、表面合金化等。3激光电弧复合焊接技术的应用3．1在船舶制造中的应用激光－电弧复合焊在船舶制造的许多方面显示出其独特的优势尤其是它的搭桥能力相对激光焊而言得到显著加强，最大的焊件间隙可以放宽至1mm，大大减小了船舶建造中焊前装配的工作量和加工成本，可以提高工效、缩短作业时间并降低成本支出。此外，对欧洲造船业的主要船舶产品来说激光－电弧复合焊的另一个主要优点就在于其焊接变形量非常小，焊后的修整工作量大为减少。目前，激光-电弧复合焊技术越来越受到各国造船厂的重视