
第37卷第12期 2016年12月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.37No.12 December2016
铝合金LB-VPPA复合热源焊焊缝成形机理
韩永全,洪海涛,石增杰,姚青虎(内蒙古工业大学材料成型重点实验室,内蒙古010051)
摘要:以AI-Zn系铝合金LB-VPPA(激光-变极性等离子弧)复合焊接焊缝成形机理为研究对象,分析了LB与 VPPA耦合效应对复合热源特性及其焊缝成形的影响规律.结果表明,LB与VPPA相互耦合不仅提高了激光吸收率,在变极性等离子弧根部形成一烁亮区,并且在VPPA反极性期间此效应更为显著.适当减小VPPA电流幅值增加离子气流量,匹配合适的激光功率,可获得总热输人小,穿透力更强的热源,从而能够克服单VPPA平焊位置不易形成穿孔熔池的难点.8mm厚Al-Zn系铝合金LB-VPPA复合热源焊在I,=115A、/=155A、离子气流量q=
3.0L/min、激光功率P=1000W时可获得良好的焊缝成形关键词:LB-VPPA复合热源;铝合金;焊接;阴极清理
中图分类号:TG456.2 0序言
文献标识码:A:
文章编号:0253360X(2016)12000504
PA穿透力不足,无法实现厚板穿孔焊接
试验针对8mm7010高度强铝合金进行了LB-
激光-电弧复合焊接概念首先由英国SteenW M教授"在20世纪70年代提出.研究证明该工艺具有焊接效率高、热源稳定性好,在厚板大熔深焊接中具有较强的优势。由于热源能量集中,降低了总热输入量,从而能够显著降低焊接变形,
Conventry大学WalduckRP等人[2]发明了激光-等离子弧(LBPAW)复合焊接方法.该方法由于双高能束的复合,热源能量更加集中,因此在更低的总热输入条件下可焊接厚板试件:由于热输入的降低和焊缝深宽比的增加,焊接热影响区变小,可进一步提高焊缝质量.与单一PAW焊接方法相比,复合热源焊接速度更快3,可焊试件厚度更大.北京航空制造工程研究所姚伟等人[3]对2.5mm厚BT20 钛合金进行LBPAW复合焊接试验获取了复合热源及其参数对焊缝成形的影响规律.VPPA焊接方法在厚板铝合金焊接中具有非常大的优势1°-」,但要求立焊才能实现穿孔型焊接:立焊所需的工装精度高,并且单VPPA焊接参数多,影响因素也多,穿孔焊缝成形区间窄.因此铝合金VPPA立焊未能获得广泛应用:在厚板错合金平焊位置下,VPPA不易实现穿孔焊接,原因在于平焊位置下表面张力很难克服铝合金液态熔池自重,如不采取垫板等措施,熔池易塌。如果电流过小,使熔化金属量不足,且VP-
收稿日期:2014-12-02
基金项目:内蒙支自治区自然科学基金资助项目(2015MS0504),内
蒙方敦据科技计划项目(2016-2)
VPPA复合焊接工艺试验,分析了LB与VPPA相互作用机理以及焊枪角度、离子气流量和VPPA焊接电流等参数对焊缝成形的影响规律.通过离子气流量、电流和激光功率的合理匹配,在平焊位置下实现了8mm铝合金LB-VPPA复合热源穿孔焊接工艺
1试验方法
试验采用GS-TFL-6000型CO,激光器及自行研制的以196KC单片机为控制核心的VPPA-400型焊接电源组成了旁轴式LBPAW复合焊接系统.焊枪采用了飞马特PWM-300型等离子焊枪,焊枪与试件夹角可调.VPPA-400型焊接电源和激光器如图1 所示
(a)VPPA焊机
(b)CO,激光器
图1焊接设备
Fig.1Welding equipment