电流/电压匹配对铝合金激光-电弧复合焊接过程稳定性的影响

文中借助HANNOVER电弧分析仪和高速摄像机等设备,对不同电弧电压和焊接电流焊接过程进行实时监测,分析不同电参数对焊缝成形质量的影响;并验证激光的存在对波形的稳定具有一定的作用. 结果表明,主辅“双重导电通道”的消失、熔滴过渡方式跳变和焊接飞溅等不确定因素,均会导致电弧电压、电流波形图出现紊乱和尖角. 焊缝成形方面,随着电弧电压的增加,熔宽先增大后减少;而熔深则不断上升. 而电流增大时,焊缝的熔深熔宽不断增大. 因为电弧电压增大,改变了电弧的形态;而电流的增加则改变电弧的受力和能量.     

喷嘴形状对铝合金复合焊接头成形质量的影响

为了研究气体喷嘴形状对焊接成形质量的影响,采用了建立不同形状喷嘴的外流场数值模型的方法,进行了数值仿真和实验验证。在相同工艺参量下,采用YAG激光-MIG电弧复合热源,对10mm厚的5083铝合金板进行了平板堆焊试验。结果表明,多排圆管喷嘴的焊接过程最稳定,焊缝熔深和熔宽最大,分别为9.41mm和4.45mm,但其气孔率却最高达7.34%;单个方管的保护效果最好,但其焊接过程稳定性、熔深和熔宽均介于多排圆管与单个圆管喷嘴之间;而单个圆管除了保护效果介于多排圆管与单个方管之间外,其过程稳定性最差,焊缝形貌特征值最小;保护气体喷嘴为方形时,保护效果最佳。该结果验证了数值模型计算所得到的各种喷嘴有效保护范围和气流挺度。     

超声波对铝合金激光-电弧复合焊接影响的研究

为了解决传统铝合金焊接接头气孔数量多、晶粒粗大及力学性能差的问题，以5083-O铝合金为研究对象，进行了超声振动辅助激光-电弧复合焊接试验。研究了超声振动对铝合金焊缝气孔数量、微观组织及抗拉强度的影响，并探讨了超声波在焊接熔池中对气孔排出和组织细化的作用机理。结果表明，超声辅助焊接的焊缝气孔数量显著降低，主要归功于超声空化效应降低了铝合金熔体中的氢浓度，并促进气泡的快速逸出；超声波的空化效应和声流效应改变了熔体的压力、温度以及流动状态，使熔池的结晶条件发生改变，从而通过提高形核率和破碎枝晶细化了焊缝晶粒组织；施加超声振动后的焊缝平均拉伸强度由242.9MPa提高到270MPa，且断裂位置发生在热影响区，主要是因为焊缝区气孔减少和组织细化。此研究对深入理解铝合金焊接过程中缺陷形成机理及提高接头强度是有帮助的。