介绍低功率脉冲激光-电弧复合热源高效焊接过程中的“匙孔”行为研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第52卷第2期机械工程学报Vo1．52NO．22016年1月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJan．2016DoI：lO．3901／JME．2016．02．041低功率脉冲激光．电弧复合热源高效焊接过程中的“匙孔L"行为研究水李陈宾史吉鹏刘黎明(大连理工大学材料科学与工程学院大连116024)摘要：激光．电弧复合热源焊接技术由于具有焊接熔深大、效率高、质量好等优点而受到广泛关注。采用低功率脉冲激光．钨极惰性气体保护(Tungsteninertgas，TIG)焊电弧复合热源技术进行镁合金板材的

2、焊接，研究激光脉冲作用消失之后的等离子体行为和激光“匙孔”行为。在上述试验结果的指导下优化工艺参数，对比研究采用单独激光焊、TIG电弧焊和复合热源焊这三种方法实现镁合金板材对接焊相同效果时焊接效率的差异。研究结果表明，激光“匙孔”和“匙孔”等离子体的形成是实现复合热源高效焊接的前提条件，恰当的工艺参数可以使得激光“匙孔”维持稳定的开口状态，这种状态提高了电弧的稳定性和能量密度，延长了镁等离子体的恢复时间，因此能够提高复合热源的焊接效率。达到相同焊接效果时复合热源的焊接效率分别达到单独激光焊接效率的7．14倍和单独TIG电弧焊接效率的4．29倍。关键词：激

3、光“匙孔”；等离子体；复合热源；焊接效率中图分类号：TG456StudyonLaserKeyholeBehaviorinHigh—eficiencyLowPowerPulsedLaser-TIGHybridWeldingProcessLIChenbinSHIJipengLIULiming(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024)Abstract：Laser-tungsteninertgas(TIG)hybridweldinghasbe

4、enattractedmuchattentionduetoitsadvantagessuchasdeeppene~ation，higheficiencyandgoodquality．Laser-TIGhybridweldingprocesseswithdifferentparametersareproposedandtheMgplasmabehaviorisobserved．Whilebutjointsaremadebylaserwelding，TIGwelding，andlaser-TIGhybridwelding，theweldingeficienc

5、yineachprocessiscomparedandthereasonsarediscussed．Resultsindicatethattheformationoflaserkeyholeandkeyholeplasmaisthepremiseofeficienthybridwelding．Theparameters，includinglaserpeakpower，distancebetweenlaserandarC，arCcurrent，greatlyafecttheMgplasmabehaviorinhybridwelding．Optimizedp

6、arametersCankeepthekeyholeopenandstable．ThisprocessenhancesthestabilityandtheenergydensityofarCandextendsthedelaytimeofMgplasma．SotheweldingeficiencyCallbegreatlyincreased．Theweldingeficiencyofhybridweldingis7．14timesoflaserweldingand4．29timesofTIGwelding．Keywords：laserkeyhole；pl

7、asma：hybridwelding；weldingeficiency效率直接决定了工业生产效率【jJ。虽然我国焊接工0前言作量已经达到世界焊接强国的水平，但是焊接效率却远远低于发达国家。一方面是因为我国焊接自动交通运输、海洋工程、航空航天的迅速发展极化程度较低，另一方面就是高效焊接方法的开发与大地促进了焊接技术的进步，焊接需求也在迅速随应用相对落后。因此，实际生产已经迫切需要开发之上升。焊接作为工业生产的重要环节，效率的提并推广高效焊接方法J。高对总的生产率的提高有着举足轻重的作用，焊接目前，焊接效率的提高主要通过以下两种途径，一是提高焊材的熔敷效率，

8、二是提高焊接速·国家自然科学基金资助项f(11375038)。20150421收