激光-MIG复合焊在厚板焊接中的技术研究

传统上，厚度大于20mm的大而厚的板的焊接通常采用多丝埋弧焊，熔弧焊，电渣焊和其他焊接方法。焊接时，需要开槽并进行多层焊接。随着板厚度的增加，焊接层的数量增加，这增加了实际生产中的制备过程和焊接处理时间，导致生产效率降低和焊接成本增加。同时，由于输入线能量大，热影响区大，导致焊接后变形大，焊接接头的力学性能等。如今，在造船，核电站，管道，航空航天等领域中，越来越需要焊接以提高生产效率和产品质量。大功率激光焊接的发展可以很好地满足这一要求。与传统的电弧焊相比，激光焊接具有很大的优势。激光深熔焊的主要优点是：在深熔焊模式下，焊缝的深宽比大，焊道次数少，总热量输入少，可大大减少焊接量形变。因此，使用激光焊接代替造船业目前使用的传统焊接方法（主要是埋弧焊和活性气体保护焊），可以在不打开沟槽的情况下进行单程焊接，或者大大减少了焊接层的数量，从而可以为了提高焊接速度和焊接生产效率，减小焊接变形更为重要。同时，由于焊接热源能量密度的集中，线能量小和热影响区窄，焊接接头的机械性能优异。激光-MIG复合焊接结合了激光焊接和MIG焊接的优点，可获得更高的焊接效率和焊接质量。 1测试设备和材料测试材料为24mm厚的船用钢板。钢板和焊丝的化学成分示于表1。基材的组织为块状铁素体和珠光体的机械混合组织。该测试使用创鑫激光2500W连续光纤激光器。系统中的弧焊机采用肯倍公司生产的肯倍专业增强焊机。表1钢板和焊丝的化学成分（wt，％）表1钢板和焊丝的化学成分2厚板多道次焊接工艺2.1槽形the槽的设计对激光的质量和效率有很大的影响焊接。确定的斜面形状如图1所示。根据激光的功率，钝边的厚度确定为12mm，并在凹槽的下部打开一个4倍，3.6mm的矩形缝，主要是在纯激光焊接过程中有效抑制激光光致等离子体，使焊接过程稳定，确保焊接质量。图1多道焊的坡口形式图1多道焊的坡口形式2.2焊接工艺优化在测试中，总共使用了5道焊道来实现24mm厚的船用钢板激光焊接。纯激光用于焊接样品的根部。其余焊缝为激光-MIG复合焊。随着填充焊缝数量的增加，激光功率逐渐降低，焊丝进给速度逐渐提高，电弧电压基本保持不变。对获得的焊缝宏观截面的检查表明，未发现裂纹，并且有极少量的细微分散气孔。所采用的多道次焊接工艺可以满足船舶技术的要求。激光焊接和MIG焊接的恒定工艺参数为：散焦量：-2mm，激光侧吹气体和流量：100％He，30L / min，MIG保护气体和流量：75％He + 25％Ar，30L / min，焊丝延伸长度：16mm，激光与电弧之间的距离为4mm。图2是24mm厚钢板的激光多道焊接的焊缝横截面。从图中可以看到通过多道次焊接形成的五个焊缝。图2多道次焊接中的焊接横截面图2多道次焊接的横截面3测试结果和分析3.1多层焊接结构（1）焊接结构由于采用多道次焊接，在焊接热循环的影响下，前一个焊道的结构受到影响，下一个焊道的影响主要是分析不受其他道次影响的焊接结构和受其他道次影响的焊接结构。图3和图4显示了纯激光焊接和最后的激光-MIG复合焊接的焊接结构，不受其他焊接道次的影响。纯激光焊接的焊缝主要由板条马氏体和少量上贝氏体组成。钢中的碳含量不高，但是由于激光焊接的快速冷却速度，焊缝有变硬的趋势。激光焊接后，由于激光焊接独特的高速冷却，焊缝金属很可能形成马氏体硬化结构。较高的强度和硬度，但会降低冲击韧性。在第二至第五遍中，使用激光-MIG复合焊接。由于焊丝碳含量低，冷却后的焊缝组织主要是板条马氏体，在原始奥氏体晶界也有少量羽状上贝氏体组织。 。图3纯激光的焊接结构图3激光焊接的微观结构图4激光-MIG复合焊接的焊接结构图4激光-MIG焊接的微观结构