高能焊教案第1章激光焊第7节.激光电弧复合焊.ppt

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1、第一章：激光焊接第1章激光焊接第7节、激光电弧复合焊1激光电弧复合焊接（laser-archybridwelding）什么是激光-电弧复合焊接？将激光束和电弧通过一定方式的组合后，作为复合热源来实现焊接的过程。右图所示：laserbeamandMAG-arc激光+熔化极电弧焊（惰性气体+氧化性气体）第1章激光焊接2激光—电弧复合的发明、发展介绍激光焊优势：激光焊接是20世纪70年代发展起来的高能束熔化焊接方法，激光焊接具有加热集中、母材热损伤小、焊件变形小精度高，易于实现自动化生产等特点，在汽车、航空航天、机械、电子等制造业中得到了越来越广泛的应用。局限：然而激光焊接对于焊件的装配精度要求高，

2、新型高强钢和金属基复合材料激光焊还存在易产生焊接裂纹、接头性能恶化的工艺问题；同时，激光焊接设备一次性投资比常规焊接方法大得多。改善：有必要对激光焊接技术进一步改善，以更为充分利用昂贵激光设备进行优质高效焊接，并克服上述缺点。方法：将普通热源与激光相结合起来的复合焊接技术是近年来的一个重要发展方向。近年来，美、日、德十分重视复合激光焊接技术的研究并已开发多种复合激光焊接技术。第1章激光焊接3Steen首创：激光—电弧复合热源焊接方法早在20世纪80年代就由英国学者Steen提出，但自此以后很长时间内，科技工作者们并没有对其做更深一步的研究与发展。现实应用：稳定的加工是近几年才出现的，这主要得益

3、于激光技术以及弧焊设备的发展，尤其是激光功率和电流控制技术的提高。继续研发：近年来，研究人员已经重新把注意力转移到这项技术上，并且尝试着结合激光与电弧的各自优点使两者获得最佳配合。激光—电弧复合的发明、发展介绍第1章激光焊接4复合焊接的特点：复合焊接时，激光产生的等离子体有利于电弧的稳定；复合焊接可提高加工效率；可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性；可增加焊接的稳定性和可靠性；通常，激光加丝焊是很敏感的，通过与电弧的复合，则变的容易而可靠。激光-电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及MAG。通过激光与电弧的相互影响，可克服每一种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应。例如，M

4、AG成本低，使用填丝，适用性强，缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝，焊速高、热输入低，但投资高，对工件制备精度要求高，对铝等材料的适应性差。激光—电弧复合的发明、发展介绍第1章激光焊接5激光焊接由于产生了等离子体云，使能量利用率降低；而且等离子体对激光的吸收与正负离子密度的乘积成正比。如果在激光束附近外加电弧，电子密度显著降低，等离子云得到稀释，激光的吸收率大大提高。同时，电弧也对焊接母材进行预热，使母材温度升高，也使激光的吸收率进一步提高。所以，焊接熔深大大增加。另外，电弧的能量利用率高，从而使总的能量利用率提高。激光—电弧复合的发明、发展介绍第1章激光焊接6激

5、光焊接由于热作用区域很小，母材端面接口容易发生错位。而电弧的热作用范围较大，可以缓和对接口的要求，减少错位；同时由于激光束对电弧的聚焦、引导作用，电弧的焊接质量和效率得到提高。激光焊接时峰值温度高，温度梯度大，冷却、凝固很快，容易产生裂纹和气孔。电弧的热作用范围、热影响区较大，使温度梯度减小，降低冷却速度，使凝固过程变得缓慢，减少或消除气孔和裂纹的生成。由于电弧焊接容易使用添加剂，可以填充间隙，采用激光电弧复合焊接的方法能减少或消除焊接后接口部位的凹陷。激光—电弧复合的发明、发展介绍第1章激光焊接7Laser-MAG的复合效应表现在：电弧增加了对间隙的桥接性，其原因有二：一是填充焊丝，二是电弧

6、加热范围较宽；电弧功率决定焊缝顶部宽度；激光产生的等离子体，减小了电弧引燃和维持的阻力，使电弧更稳定；激光功率决定了焊缝的深度；更进一步讲，复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应，一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度，工件对流损失减小；二是两热源相互作用的叠加效应。焊接钢时，激光等离子体使电弧更稳定，同时，电弧也进入熔池小孔，减小了能量的损失。激光—电弧复合的发明、发展介绍第1章激光焊接8激光-电弧复合方式分类方法之一：（按激光与不同的电弧组合而分类）激光+电弧作为一种复合热源，激光和电弧组合方式如下：激光束+TIG激光束+GMAW（

7、熔化极气保焊）包括有：a.激光束+MIGb.激光束+MAG3.激光束+Plasma.第1章激光焊接9激光-电弧复合焊分类方法之二：（按照激光和电弧主辅关系分类）包括三种主要的方法：电弧加强激光焊接激光辅助电弧焊接电弧激光顺序焊接第1章激光焊接10激光-电弧复合焊接有以下特点：(1)可降低工件装配要求，间隙适应性好。(2)复合焊接利用电弧的复合作用，在保证大熔深的同时适当增加熔池宽度，降低凝固速度，