复合热源(1)

激光-TIG复合热源焊接工艺
2.5mm
Laser Laser-TIG
2.5mm
2.5mm
TIG
5mm
(a) Weld cross-section (b) Weld face 不同焊接工艺典型焊缝成型照片 the welded photo in different process (a) TIG current 100A,laser power 400W,welding speed 1100mm/min. (b) TIG current 60A,laser power 400W,welding speed 1100mm/min
激光-TIG复合热源焊接工艺
LASER Great welding depth High welding speed Low thermal load High tensile strength
ARC Low-cost energy source Gap bridgeability Addition of filler metal Microstructure can be influenced
800 900 1000 1100
Unit:mm
193.3 164.9 149.8 111.5
缝焊缝剪切强度
80.1% 68.3% 62.1% 46.2%
剪切试样
焊接参数对镁合金缝焊焊缝成形的影响
Z=-3.2 Z=-2.2
Z=-1.2
Z=-0.8
Z=-3.2
Z=-2.2
Z=-1.2
Z=-0.8
Z=2.8 Z=1.8 Z=0.8 Z=-0.2
激光-TIG复合热源焊接工艺
100μ m
（a）base metal
100μ m
（b）transition zone
100μ m
AZ31B焊接接头的微观组织（×100） Microstructure of welded joint
（c）bond area
V=850mm/min,I=100A,Z=1mm,DLA=3mm,B=3ms,F=40Hz
Z=-0.2
Z=0.8
Z=1.8
Z=2.8
激光离焦量的变化对焊接熔深的影响 （D=1.6mm ,P=400W, I=100A, v=1200mm/min, Dla=2.0mm,）
焊接参数对镁合金缝焊焊缝成形的影响
2.0
1.5
0.5
2.0
0.5
1.5
2.5
3.0
3.5
2.5 3.5 3.0 DLA与焊接熔深的关系 (D=1.6mm,P=400W,I=100A,v=1100mm/min,Z=-0.8mm)
D=2.5mm,P=400W,I=160A,DLA=2.0mm,Z=-1.5mm D=1.6mm,P=400W,I=100A,DLA=2.4mm,Z=-0.8mm
7.0
6.5
6.0
Weld width(mm)
Weld width(mm)
800 900 1000 1100 1200 1300 1400
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
Weld speeding (mm/min)
90
100
110
120
130
140
TIG current(A)
焊接速度对熔宽的影响
TIG焊接电流与焊缝表面宽度 关系曲线
激光-TIG复合热源焊接工艺
工艺参数对焊缝熔深的影响
焊接速度对熔深的影响
3.5
D=1.6mm,P=400W,I=100A,DLA=2.4mm,Z=-0.8mm
Z=2.8
2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Z=-3.2
Z=-2.2
Z=-1.2
Z=-0.8
Dla(mm)
激光离焦量对熔深的影响
DLA对熔深的影响
激光-TIG复合热源焊接工艺
缝焊缝的剪切强度
Weld bead
焊接速度 剪切强度 母材百分 (Mpa) 比 (mm/min)
Laser 焊接头强度 Laser-TIG焊接接头强度
85%
95% 与母材相当
冲击韧性对比
KJ/cm2
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
TIG焊
复合焊接
母材
激光-TIG复合热源焊接接头腐蚀性能
0.0
-0.4
0.0
E(V)
-0.8
-0.4
-1.2
E(V)
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
激光—氩弧复合热源焊接新技术
——焊接技术1
研究的意义
• 研究开发高质量、高效率、低成本的先进焊接技术
已成为今后焊接发展的必然趋势。
• 传统激光焊接焊接速度高但焊缝搭桥能力有限，而
氩弧焊接虽具有良好搭桥能力，但无法实现高速焊 接。
• 激光—氩弧热源复合焊接将激光焊与氩弧焊有机结
合起来，充分发挥各自优点，且进一步提高其综合 性能。
-1.6
-0.8
-2.0 -13 -12 -11 -10
-1.2
log(I)(log(A))
-1.6
AZ31B母材极化曲线
-2.0 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1
log(I)(log(A))
AZ31B复合焊接接头极化曲线
BZ
HAZ
FZ
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
B
62 60 58 56 54 52 50
48
46
250
500
750
1000 1250 1500 1750 2000
激光-TIG复合热源焊接镁合金强度对比
镁合wk.baidu.comAZ31B
•
• •
TIG焊接头强度
5
激光-TIG复合热源焊接工艺
试验设备 复合热源焊接设备为LWS-500YAG 固体脉冲激光器加旁轴式 TIG氩弧焊机
能量 电流
h
试验材料 1.6mm厚度的AZ31B板材作为焊接材料
Dla
激光-TIG复合热源焊接工艺 激光-TIG复合热源成功实现镁合金焊接
AZ31B 2.5mm对接
AZ31B 1.6mm缝接
特色、水平
激光—氩弧复合热源焊接工艺在继承激光焊接优点的 同时，可以起到增强能量、增大熔深、焊接时大大减低 高反射材料反射率的效果，是一种高效的焊接方式 ， 主要特色：
提高镁合金对激光束的吸收率 保证氩弧稳定 工艺特点： 焊接过程稳定，HAZ窄，接头性能高； 实现高速焊接（1000mm/min以上）； 设备成本低（与大功率激光器相比）。
2013-11-23
HYBRID PROCESS Higher process stability, higher welding speed Good flowing of the weld edges Large seam volume, good metallurgical properties
3.0
Weld penetration(mm)
2.5
2.0
1.5
1.0
V:mm/min
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Weld speeding (mm/min)
激光-TIG复合热源焊接工艺
3.4 3.2 3.0
Weld penetration(mm)
Z=-0.2
Z=0.8
Z=1.8
焊接参数对镁合金缝焊焊缝成形的影响
a b c
d e
a b c
d
e
缝焊焊缝区元素分布
复合热源缝焊接头硬度分布
A B
A
70 60 50 40 30 20 10 0 -550 -500 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
激光-TIG复合热源焊接工艺
复合热源缝焊宏观接头照片
复合缝焊的焊缝为明显的“图钉型”形貌，上部分为TIG 电弧焊接成型，下部分为典型的激光焊接成型
激光-TIG复合热源焊接工艺
工艺参数对表面成型的影响 焊接速度对表面成型的影响
V=1200mm/min
V=1000mm/min
V=1100mm/min
激光-TIG复合热源焊接工艺
5mm
5mm
5mm
5mm
V=850mm/min,I=100A,Z=1mm,DLA=3mm,B= V=1150mm/min,I=110A,Z=3mm,DLA=2mm,B=3.5m 3ms,F=40HzV=850mm/min,I=100A,Z=1mm, s,F=40HzV=850mm/min,I=100A,Z=1mm,DLA=3mm, DLA=3mm,B=3ms,F=40Hz B=3ms,F=40Hz
V=1300mm/min
V=1200mm/min
V=1400mm/min
图4 焊缝表面成型(D=1.6mm,P=400W,Iarc=100A,Z=-1.7mm)
激光-TIG复合热源焊接工艺
焊接电流对表面成型的影响
激光-TIG复合热源焊接工艺
工艺参数对缝焊熔深、熔宽的影响
8.2 8.0 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 6.8 6.6 6.4 6.2 6.0 5.8 5.6 5.4 5.2 5.0 4.8 4.6 4.4 600 700