鋁合金激光-TIG雙面復(fù)合焊接特性分析.pdf

1、激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)作為高效率、高質(zhì)量、低成本的焊接方法，是近年來國際上復(fù)合制造技術(shù)領(lǐng)域的主要研究熱點之一。雖然激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)能有效增大熔深、提高焊接速度和焊接適應(yīng)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(cè)復(fù)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(cè)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(cè)的溫度場分布，以探索復(fù)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(fù)合焊接系統(tǒng)，從熔池特征尺寸和結(jié)晶行為角度研究了鋁合金激光-電弧相互作用特性。復(fù)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(cè)的焊縫成形。在此基礎(chǔ)上研究了激光功率的變化對電弧側(cè)焊縫熔寬、熔深的影響以及電弧電流的變化對激光側(cè)焊縫熔寬、熔深的影響。單熱源焊接的結(jié)晶形態(tài)對稱而規(guī)則，而復(fù)合焊接熔池中出現(xiàn)的攪動現(xiàn)象導(dǎo)致焊縫區(qū)等軸晶晶粒細(xì)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(chǔ)上，利用EBSD從微觀上定性地分析了復(fù)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(xué)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(fù)合焊接焊縫區(qū)晶粒細(xì)化并且取向產(chǎn)生差異，同時晶粒內(nèi)部產(chǎn)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(fù)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(wǎng)狀形式存在。復(fù)合焊接焊縫的硬度值比單熱源有所降低，但是晶粒細(xì)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(fù)合電弧側(cè)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(fù)合焊接和單熱源焊接晶粒和組織上產(chǎn)生差異的原因。復(fù)合穿透工件條件下，熔池產(chǎn)生劇烈的攪動現(xiàn)象，同時有熔滴從電弧側(cè)表面噴射而出