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新热源技术是焊接工艺发展的关键推动力

【摘要】:历史上每产生一种新热源,都伴有新的焊接工艺出现。近年来,双光束激光焊接正成为激光焊领域中的热门技术。这种激光-钨极氩弧焊主要应用于薄板的焊接,尤其适合焊接高热导率的金属。适合中厚板及铝合金、镁合金等难焊金属的焊接。这种焊接法适用于薄板对接、镀锌板搭接、钛合金、铝合金等高反射率和高热导率材料的焊接及切割、表面合金化等。时至今日,焊接热源的开发与研究仍未终止。

焊接工艺几乎运用了世界上一切可以利用的热源,其中包括火焰、电弧电阻、超声波、摩擦、等离子弧、电子束激光束、微波等。历史上每产生一种新热源,都伴有新的焊接工艺出现。

近年来,双光束激光焊接正成为激光焊领域中的热门技术。双光束激光焊与普通单光束激光焊的焊缝形貌具有一定的区别,双光束激光焊的焊件表面较宽,向下迅速变窄像钉子的形状,采用双光束激光焊接能降低熔池的冷却速率,对碳含量较高的钢材能显著提高焊缝的质量。双光束激光焊焊接过程中,焊件表面熔化蒸汽团更为稳定,波动较小,有利于形成稳定的焊缝质量,能减少气孔等缺陷。

最近,激光与其他热源复合焊接技术开始应用,主要有激光-钨极氩弧焊(LB-TIGA)、激光-熔化极氩弧焊(LB-MIGA)、双电弧焊(LB-DA)、激光-等离子弧焊(LB-PA)、激光与电阻热复合焊(LB-HRFW)、激光-搅拌摩擦复合焊(LB-FSW)等。

1.激光-钨极氩弧焊(LB-TIGA)

利用激光防止TIG电弧漂移,稳定电弧,同时利用TIG电弧增加激光的吸收率,降低激光焊对接头间隙的要求,大大提高了焊接速度。熔孔直径比单一激光焊要大。这样,在焊接过程中,有利于气体的逸出,从而减少了在焊缝中形成气孔,焊接光束与电弧可以是同轴,也可以是旁轴排列。这种激光-钨极氩弧焊主要应用于薄板的焊接,尤其适合焊接高热导率的金属。

2.激光-熔化极氩弧焊(LB-MIGA)

这种焊接方法可以降低焊缝对中的要求,增强焊接适应性,提高焊缝的熔深,调节焊缝的化学成分,改善焊缝成形,在焊缝中减少气孔、咬边缺陷的形成。由于存在送丝和熔滴过渡等问题,激光-熔化极氩弧焊(LB-MIGA)电弧的复合大都采用旁轴复合方式。该工艺适合中厚钢板以及铝及铝合金等难焊金属的焊接。

3.双电弧焊(LB-DA)

这是将激光与两个MIG电弧同时复合在一起组成的焊接工艺,在无间隙接头焊接时,激光-双电弧复合热源的焊接速度,比一般的激光-MIG电弧复合热源提高33%,焊接热输入可减少25%,焊接过程非常稳定,远远超过激光-MIG电弧复合热源的焊接能力,自动化程度比激光与单一MIG电弧更好。适合中厚板及铝合金、镁合金等难焊金属的焊接。

4.激光-等离子弧焊(LB-PA)

等离子弧的预热效果可提高激光的吸收率,而激光也有压缩、引导等离子弧的作用,使等离子弧向激光的热作用区集聚,与激光-电弧复合热源焊接不同,激光-等离子弧复合焊接时,等离子体是热源,它吸收激光光子能量并向焊件传递,反而使激光能量利用率提高。这种焊接法适用于薄板对接、镀锌板搭接、钛合金、铝合金等高反射率和高热导率材料的焊接及切割、表面合金化等。

5.激光-搅拌摩擦焊复合焊

在运用搅拌头搅拌前利用激光能量来预热焊件,这样可以减小搅拌头的磨损程度,减少能量消耗,从而获得较高的焊接速度。激光-搅拌摩擦焊复合焊主要用来焊接镁合金、铝合金等高反射率材料的焊接,以及大型构件的对接。

时至今日,焊接热源的开发与研究仍未终止。