激光电弧复合活性焊接法研究

摘要

钨极氩弧焊(TIG)是现代焊接领域最为重要的焊接方法之一，其应用范围很广。为了实现TIG焊接的大熔深、高效率，人们进行了大量的探索研究。20世纪60年代，乌克兰巴顿焊接研究所提出了活性焊接法，70年代末，英国的W.M.Steen开始了对激光电弧复合焊接的研究。随后活性焊接法和复合焊接法引起了全世界研究者的关注。为了同时发挥活性焊接法和激光电弧复合焊接法的优势，
　　本文根据活性方式的不同提出了活性激光电弧复合焊接法和激光电弧活性复合焊接法。
　　活性激光电弧复合焊接法，在氧气的保护下，用小功率光纤激光在待焊焊件表面进行预熔处理，使表面熔化生成一层氧化层，然后用激光电弧复合焊接覆盖氧化层，达到增加熔深的目的。结果表明:利用活性激光电弧复合焊接法，熔深增加1.5倍;激光预熔功率的增加可以增加熔深和减小熔宽，电弧电流的增加使得熔深熔宽都增加，复合焊接速度的增加使得熔深和熔宽都减小。复合焊接中激光功率的增加可以增加熔深，对熔宽的影响不明显;激光预熔后，得到较为细小的焊缝组织;激光预熔没有改变复合焊接接头的显微硬度分布趋势;激光预熔后复合焊接接头强度较高，达到母材的96％，且具有良好的韧性和耐腐蚀性能。
　　激光电弧活性复合焊接法，在工件表面涂覆一层活性剂，然后进行激光电弧复合焊接，达到增加熔深的目的。结果表明:利用激光电弧复合活性焊接法，可以使焊接熔深增加2.5倍;焊接电流的增加使得熔深熔宽都增加，复合焊接速度的增加使得熔深和熔宽都减小。复合焊接中激光功率的增加可以增加熔深，对熔宽的影响不明显。涂覆活性剂后，得到较为细小的焊缝组织;活性剂没有改变复合焊接接头的显微硬度分布趋势;涂覆活性剂后，复合焊接接头强度较高，达到母材的92％，且具有良好的韧性和耐腐蚀性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 激光电弧复合焊的概述及国内外研究现状

1．2．1 激光焊接概述

1．2．2 电弧焊接概述

1．2．3 激光电弧复合焊接的原理和特点

1．2．4 激光电弧复合焊接国内外研究现状

1．2．5 激光电弧复合焊接在工业中的应用

1．3 活性焊接的概述及国内外研究现状

1．3．1 活性焊接的概述

1．3．2 活性焊接的熔深增加机理及研究

1．3．3 活性焊接在工业中的应用

1．4 激光电弧复合活性焊接的研究现状

1．5 课题的目的、意义及内容

第2章 试验材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验设备

2．3 试验方法

第3章 活性激光电弧复合焊接法试验结果分析

3．1 前言

3．2 焊缝成形性

3．2．1 焊缝外观形貌

3．2．2 熔池形貌

3．2．3 电弧形态

3．3 工艺参数对熔深和熔宽的影响

3．3．1 激光预熔功率对熔深和熔宽的影响

3．3．2 复合焊接的电流对熔深和熔宽的影响

3．3．3 复合焊接速度对熔深和熔宽的影响

3．3．4 复合焊接中激光功率对熔深和熔宽的影响

3．4 组织与性能分析

3．4．1 显微组织

3．4．2 XRD分析

3．4．3 显微硬度

3．4．4 拉伸和弯曲试验

3．4．5 耐腐蚀试验

3．5 本章小结

第4章 激光电弧活性复合焊接法试验结果分析

4．1 前言

4．2 焊缝成形性

4．2．1 焊缝外观形貌

4．2．2 熔池形貌

4．2．3 电弧形态

4．3 工艺参数对熔深和熔宽的影响

4．3．1 复合焊接电流对熔深和熔宽的影响

4．3．2 复合焊接速度对熔深和熔宽的影响

4．3．3 激光功率对熔深和熔宽的影响

4．4 组织与性能分析

4．4．1 显微组织

4．4．2 XRD分析

4．4．3 显微硬度

4．4．4 拉伸和弯曲试验

4．4．5 耐腐蚀试验

4．5 本章小结

总结

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文