鋁合金激光-TIG雙面復合焊接特性分析.pdf

1、激光-電弧復合焊接技術作為高效率、高質量、低成本的焊接方法，是近年來國際上復合制造技術領域的主要研究熱點之一。雖然激光-電弧復合焊接技術能有效增大熔深、提高焊接速度和焊接適應性已成為人們的共識，但是到目前為止，激光與電弧相互作用機理研究較少，尚未完全理解清楚。針對同側復合焊接條件下無法描述激光與電弧相互作用全過程的問題，本課題采用激光與TIG電弧雙側對稱布置，對2219鋁合金進行焊接試驗，并通過熱電偶測量電弧側的溫度場分布，以探索復合焊

2、接激光與電弧相互作用的物理機制。
　　首先，建立了激光-電弧雙面復合焊接系統(tǒng)，從熔池特征尺寸和結晶行為角度研究了鋁合金激光-電弧相互作用特性。復合焊接過程中，激光熱源的加入有效地輔助電弧熱源形成熔池，從而改善了電弧側的焊縫成形。在此基礎上研究了激光功率的變化對電弧側焊縫熔寬、熔深的影響以及電弧電流的變化對激光側焊縫熔寬、熔深的影響。單熱源焊接的結晶形態(tài)對稱而規(guī)則，而復合焊接熔池中出現(xiàn)的攪動現(xiàn)象導致焊縫區(qū)等軸晶晶粒細化并且出現(xiàn)了局部

3、長大的區(qū)域。
　　然后，在熔池宏觀尺寸分析的基礎上，利用EBSD從微觀上定性地分析了復合焊接與單熱源焊接晶粒大小和晶粒取向的差異，同時研究了焊接接頭的組織分布及力學性能，從焊接后得到的實際焊接接頭的屬性的角度來研究焊接過程中激光和電弧相互作用的過程。相比于單熱源焊縫，復合焊接焊縫區(qū)晶粒細化并且取向產生差異，同時晶粒內部產生了大量的小角晶界。焊接接頭由焊縫區(qū)（WZ）、固溶區(qū)（SSZ）和過時效區(qū)（OZ）組成，第二相在復合焊接焊縫中主要

4、以顆粒狀形式存在，而在單熱源焊接焊縫中主要以網狀形式存在。復合焊接焊縫的硬度值比單熱源有所降低，但是晶粒細化作用使得焊縫區(qū)晶界增多而使抗拉強度高于單電弧。但由于復合電弧側焊縫氣孔缺陷的尺寸和數(shù)量都較少而具有良好的延展性。
　　最后，通過高速攝像和熱電偶測溫對熔池表面的流動過程和熱循環(huán)曲線進行了觀察和測量，分析了復合焊接和單熱源焊接晶粒和組織上產生差異的原因。復合穿透工件條件下，熔池產生劇烈的攪動現(xiàn)象，同時有熔滴從電弧側表面噴射而出