激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)：焊接速度對焊接效果的影響
發(fā)布日期：2024-12-16 14:09 ????瀏覽量：
激光電弧復(fù)合焊（LAHW）作為一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，在工業(yè)制造領(lǐng)域，特別是船舶制造行業(yè)中備受矚目。該技術(shù)融合了激光焊與電弧焊的優(yōu)勢，能夠在提升焊接速度的同時，維持甚至優(yōu)化焊接接頭的性能。焊接速度作為 LAHW 的關(guān)鍵工藝參數(shù)之一，對焊縫成形、焊接過程穩(wěn)定性以及最終產(chǎn)品的機(jī)械性能起著決定性作用。有研究表明，焊接速度的變化會直接影響焊接熱輸入與熔滴過渡模式，進(jìn)而作用于焊縫的幾何形狀與微觀結(jié)構(gòu)。在高功率激光與高焊接速度的條件下，焊接速度對焊縫成形的影響尤為突出，其不僅與焊接生產(chǎn)效率息息相關(guān)，還直接關(guān)乎焊接接頭的質(zhì)量與可靠性。
一、焊接速度對焊縫成形的影響
在激光電弧復(fù)合焊中，焊接速度對焊縫成形有著顯著影響。隨著焊接速度的提升，焊縫的冷卻效果減弱，母材的熱損失降低，熱效率得以提高，進(jìn)而影響焊縫的穿透深度、寬度以及焊縫余高。焊縫穿透深度隨焊接速度的增加而減小，焊縫寬度增大，而焊縫余高逐漸降低。較低的焊接速度會致使線能量升高，高溫熔融金屬劇烈蒸發(fā)，形成較大的焊縫余高。隨著焊接速度的提高，熱影響區(qū)域（HAZ）面積減小，減少了氧化物夾雜物的形成，縮短了HAZ，改善了焊縫的機(jī)械性能。同時，焊接速度的增加還有助于降低材料的熱變形。在保證焊縫質(zhì)量的前提下，提高焊接速度能夠提升焊縫的機(jī)械性能，從而提高焊接生產(chǎn)率。焊接速度是影響焊縫成形和焊接質(zhì)量的重要因素，需根據(jù)實際工作條件進(jìn)行合理調(diào)整，以確保焊縫高度和寬度的一致性。
二、焊接速度對熔滴過渡的影響
當(dāng)焊接速度較慢時，會產(chǎn)生更大的熱輸入，原因在于焊接速度減慢意味著焊縫單位長度上的熱能輸入時間增加。較大的熱輸入會影響熔滴的形成，在較慢的焊接速度下，焊絲有更多的時間被加熱和熔化，導(dǎo)致熔滴尺寸變大。焊接速度的增加會促使熔滴過渡頻率提升。這是因為焊接速度增加時，單位時間內(nèi)通過焊縫的焊絲量減少，因此每個熔滴需要更快地過渡以保持連續(xù)焊接，從而增加了熔滴過渡的頻率。
適當(dāng)提高焊接速度會使熔滴過渡頻率增加，熔滴體積減小，并且熔滴更趨向于焊絲軸線，從而改善焊縫表面質(zhì)量和動態(tài)過程穩(wěn)定性。隨著速度的提升，熔滴的轉(zhuǎn)移模式由短路過渡轉(zhuǎn)變?yōu)樯淞鬟^渡，這種轉(zhuǎn)變有助于減少焊接飛濺并提高焊縫的滲透深度。在高焊接速度下，熔滴與熔池的接觸時間縮短，減少了金屬蒸汽對熔滴過渡的阻礙作用，使得電弧穩(wěn)定性增強(qiáng)，焊縫成形更加均勻。適當(dāng)增加焊接速度對于優(yōu)化熔滴過渡行為、提高焊接質(zhì)量和過程穩(wěn)定性具有積極作用。
三、焊接速度對缺陷的影響
在激光 - 電弧復(fù)合焊接中，焊接速度對焊縫缺陷的影響十分顯著。研究表明，焊接速度的變化會直接影響焊縫成形以及焊縫中的缺陷類型，如氣孔和底部駝峰。
當(dāng)焊接速度較小時，焊接熱輸入較大，導(dǎo)致熔池易塌陷，這可能會引起焊縫成形不良并增加氣孔缺陷的風(fēng)險。氣孔缺陷隨焊接速度的增加而減少，這是因為焊接速度和匙孔穩(wěn)定性與氣孔缺陷的形成密切相關(guān)。過快的焊接速度會導(dǎo)致匙孔不穩(wěn)定，從而促進(jìn)氣孔的形成。而隨著焊接速度的增加會導(dǎo)致匙孔的傾斜角度增大，匙孔后壁容易因匙孔的不穩(wěn)定性而坍塌，增加了焊縫的氣孔率。當(dāng)焊接速度較大時，由于激光能量密度不足，激光小孔熔透不穩(wěn)定，焊縫底部易形成駝峰，這是激光-電弧復(fù)合焊接的主要缺陷之一。底部駝峰不僅影響底部熔池的流動，還容易導(dǎo)致焊縫上表面塌陷，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。
在激光電弧復(fù)合焊接中，焊接速度是關(guān)鍵工藝參數(shù)之一，對焊縫成形和接頭性能有著顯著影響。當(dāng)焊接速度過快時，激光能量密度不足，導(dǎo)致激光小孔熔透不穩(wěn)定，焊縫底部易形成駝峰，同時可能引起氣孔等缺陷，降低焊縫的沖擊韌性。相反，焊接速度過慢時，焊接熱輸入較大，熔池易塌陷，同樣影響焊縫成形和接頭的力學(xué)性能。所以選擇合適的焊接速度對于優(yōu)化焊接過程、提高焊縫質(zhì)量至關(guān)重要。工藝窗口的選擇需綜合考慮焊接速度、激光功率、電弧參數(shù)等因素，以確保焊縫成形良好、減少缺陷，從而獲得理想的焊接接頭性能。
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