光纖雷射TIG複合焊接工藝分析

2020-12-03 OFweek維科網

　　雷射焊接是一種先進的材料加工方式，以速度快、熔深大、變形小、精度高等優點，被廣泛應用於各行各業。然而，雷射在焊接應用中依然存在一些不足之處，如對工件精度要求高、熱循環時間快、易產生裂紋跟氣孔等。雷射複合焊很好地解決了這一難題，它結合了雷射與傳統焊接方式各自的優點，逐漸發展成為一種先進的材料連接技術，成為科研工作者研究的方向。與雷射焊相比，可增大間隙裝配餘度和熱效應，擴大了雷射焊得應用範圍，與電弧焊相比，可提高電弧的穩定性和功率密度，從而進一步提高焊縫熔深及焊接速度，改善焊接質量。光纖雷射器作為新一代雷射器的代表，開展光纖雷射器雷射複合焊技術研究具有必要性和前瞻性。本研究建立了一套光纖雷射器-TIG 複合焊接

　　系統，初步驗證了光纖雷射-TIG 複合焊接的可行性及其性能。

　　1 實驗材料及設備

　　試驗採用德國IPG 公司生產的YLR-500 單模光纖雷射器，如圖1 所示，雷射功率500 W，TIG焊接機採用日本松下TIG 焊機，並使用自製的雷射-TIG複合焊頭及三維工作平臺進行焊接試驗，工作檯及複合焊頭如圖2 所示。

　　2 複合焊對間隙的適應性

　　光纖雷射器是一種高光束質量的光源，相對於傳統雷射光源，光纖雷射器的光斑更小，在焊接有間隙的工件時，對工件間隙的敏感程度更高。在有間隙情況下光纖雷射器以及光纖雷射-TIG 複合焊焊縫的金相對比如圖3 所示。

圖3 光纖雷射及光纖雷射-TIG 複合焊焊接有間隙工件焊縫金相圖對比

　　雷射-TIG 複合焊相對於單獨雷射焊，焊接熔深增加了近兩倍，並且焊縫凹陷減小，更加飽滿，很好的展示了光纖雷射-TIG 複合焊對工件間隙的適應能力。光纖雷射-TIG 複合焊接技術引入了電弧熱源，擴大了熱作用範圍，熔化金屬增多，橋接能力增強，降低了對工件裝配精度的要求，減小了雷射焊接技術應用成本，改善了焊縫質量，增加了光纖雷射焊接技術的應用範圍。

　　3 複合焊對焊接穩定性的影響

　　單獨TIG 焊接易受到環境因素的影響，尤其是在焊接速度較快時，容易出現咬邊、駝峰等焊接缺陷，而雷射-TIG 複合焊接時，光致等離子體使得電弧穩定燃燒並吸引電弧，即使在高速焊接時也不易發生電弧漂移或拉斷現象。

圖4 TIG 焊與光纖雷射-TIG 複合焊對比

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