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厚板窄间隙激光焊接技术研究现状

时间:2022-06-05 14:08来源:毕业论文
厚板激光焊技术研究现状激光焊是指使用高能量密度的激光,能量密度通常大于106W/cm2,照射金属材料表面并使其熔化,无需添加其他焊接材料,通过熔化的金属来填充焊缝冷 却后形成

厚板激光焊技术研究现状激光焊是指使用高能量密度的激光,能量密度通常大于106W/cm2,照射金属材料表面并使其熔化,无需添加其他焊接材料,通过熔化的金属来填充焊缝冷

却后形成不可拆接头的过程[10]。对于激光焊来说,通常将板厚超过6mm的焊接称为厚板激光焊接,激光焊的坡口与传统焊接坡口相比横截面积大幅减小,这使焊缝所需的填充金属量大幅减少,焊接效率和接头性能得到提高。81341

COSTEF[12]等人利用12KW的光纤激光,成功实现了60mm厚316L不锈钢试板的焊接,焊后焊缝质量良好。Panten和Dahmen[13-14]等人也使用CO2激光器进行了厚板窄间隙激光填丝焊的研究。

XudongZhang利用10KW的光纤激光在较低焊接速度下完成了40mm厚316L不锈钢的焊接[15]。上海交通大学王柏平人利用15KW的CO2激光器,成功实现了35mm厚的Q345D试板焊接,焊后焊缝质量良好[1]。日本学者M。Kido[16]等人利用CO2激光产生的等离子体对金属试板进行辅助加热,成功焊接了38mm厚高强钢。由此可见,进行大厚板的纯激光焊接要依赖于大功率的激光器,由于科技的发展还未达到一定的高度,大功率设备价格高昂,资金投入巨大,因此在工业生产中厚板的纯激光焊接使用是十分有限的。

为此,近几年国外一些学者在激光自熔焊基础上发展了窄间隙激光填丝焊技术,其目的是力求使用较小的激光功率焊接大厚板。同时取得了一系列重要的研究成果,如美国的A。S。Elmesalamy[17]使用1KW的激光功率,实现了20mm厚316L不锈钢的激光填丝焊试验,焊接工件分别预制了V型和X型坡口,最终获得质量良好的焊缝。论文网

2厚板窄间隙激光填丝焊技术研究现状窄间隙激光填丝焊作为一种新型焊接方法,其技术优势主要集中于:(1)降低了对设备的要求,使设备投入降低,为日后推广消除了障碍;(2)待焊焊接工件的坡口加工精度和装配精度要求均降低,不再那么严格;(3)通过多道焊的方法可以使用较低功率实现大厚板的焊接,对设备的要求

得到降低;

(4)焊丝的加入,使得焊缝化学成分可调,从而保证接头质量符合标准;近几年厚板窄间隙激光填丝焊技术成为国内外研究的热点,并获得了一些成

果,华中科技大学进行了厚度为30mm的低碳钢焊接试验,试验使用激光自熔焊打底,之后通过激光填丝焊和激光-电弧复合焊进行填充,焊后获得良好的焊接接头[18]。北京工业大学梅汉华[19]等人对厚板窄间隙激光填丝焊进行了研究,使用6KW的CO2激光器实现25mm厚的低碳钢板得焊接,焊后接头成型良好。日本日立材料研究试验室[20]对50mm厚的316L不锈钢板进行了窄间隙激光填丝多道焊试验,结果显示,在激光能量密度与焊缝金属堆积面积匹配合适的情况下,获得性能良好的焊缝。芬兰JokinenT[21-23]等人对大厚度不锈钢板进行窄间隙激光焊试验,利用3KWYAG激光器对35mm厚的钢板实现焊接,获得的焊缝成型良好。

1。3。3窄间隙激光填丝焊的主要影响因素

与激光自熔焊相比,激光填丝焊由于焊丝加入使焊接过程更加复杂,影响激光填丝焊的参数主要有离焦量、激光功率、焊接速度、送丝速度、保护气种类等。各参数之间虽然相互独立但又相互影响,导致焊接过程非常复杂。现将激光填丝焊的几种主要参数进行介绍。

(1)保护气体保护气的作用是保护焊接熔池,防止被氧化,其次是抑制焊接等离子体,防

止激光镜头被污染。常见的保护气体有Ar、He和CO2。由于He气的电离能最高,最难电离,激光能量的损失较少,有利于侧壁的熔合,因此其保护效果最佳。AndreasPatschger[24]细致研究了保护气种类对激光填丝焊焊缝的保护效果,分别进行了Ar、Ar+He、Ar+H2、Ar+CO2和空气的保护效果试验,结果表明, 厚板窄间隙激光焊接技术研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_95001.html

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