激光-MIG复合热源焊接熔滴过渡力学行为分析

摘要

针对激光等离子体和电弧等离子体共同作用下的熔滴过渡,根据气体动力学和静态力学平衡理论,对CO2激光-惰性气体金属弧焊(MIG)复合焊接过程中熔滴的复杂受力状态及其力源的产生与作用原理进行了深入分析.结果表明,一方面由于激光焊接过程中材料剧烈气化时产生的大量金属蒸气射流,对熔滴形成了巨大的反冲作用力,阻碍了熔滴过渡;另一方面,由于激光焊接产生的等离子体改变了原有惰性气体金属弧焊电弧等离子体形成路径,从而改变了原有焊接熔滴中的电流密度分布和流向而形成了一个新的复合电弧收缩力.两者综合作用降低了复合焊接熔滴过渡频率,破坏了焊接稳定性.在此基础上,进一步研究了焊接参数对金属蒸气反作用力、复合电弧收缩力等的影响规律,并采用数值分析的方法推导出了它们的数学描述;定量分析了复合热源作用下熔滴的受力机制,揭示了复合热源焊接过程中熔滴受力状态与焊接稳定性之间的内在关系。