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高强度钢的焊接(2)

2009-07-20    

  填充焊的方法

  这里使用了两道填充焊来完成剩下的4mm到6mm。同时使用了固定的参数(激光功率,焊接速度,送丝速度,以及光束振荡参数)。

  填充焊的要点是避免在凹槽边上产生未熔合。图4显示了这种缺陷的例子,这是由金属熔池无法正确熔融凹槽侧壁导致的。

图4 在凹槽的侧壁未熔合的实例

  目前有许多的方法可以来扩大金属熔池。在定位焊接中,降低焊接速度将导致严重的缺陷,并且也不利于生产率的提高。将激光光束的光斑直径扩大到2mm,可以扩大金属熔池,同时也降低了前道焊接的熔透深度。也可使用摆动光束来扩大金属熔池的宽度(但是没有改变长度)。这里使用了第二和第三个方案。同时移动焊丝和光束来实现频率为8-10Hz的摆动。光束的振幅必须与凹槽宽度相适应。

  在机械加工后,圆筒的几何变形导致了待焊接厚度的明显变化。测量到典型的厚度变化约1-2mm。具有固定参数的填充焊道将使得在一些位置得到的外形较平,而其他位置则过厚。这就与正确的封顶相冲突,因为封顶需要有一个平整的表面。SRI系统用来测量在第二道焊接后还需填充的体积。体积测量值被用来计算相应的焊丝输送速度,并进行在线修正,同时也被用来计算在凹槽中焊接工具的位置。

  图5显示了一个送丝速度变化的例子。这里规定了上限和下限。因为送丝太快的话,将导致焊丝熔化方式不正确,送丝太慢的话将导致不连续的加工,送丝可能会中断,这也会导致在焊丝在重新送入时有缺陷,此外,还有可能因为过度的加热导致焊丝受损。

图5 焊缝处送丝速度的变化分布

  复合焊接

  复合焊接的目的是提高仅使用激光焊接情况下的性能,主要是在生产率的提高方面,并且所进行的焊接具有稳定的质量。激光参数与冷丝焊接的情形下相一致。复合焊接技术比传统技术更需要对参数进行设定。

  ◆ 送丝速度:要确保冷焊丝正确熔融,这个参数的上限在10 m/min左右,激光必须能够熔化焊线。使用GMAW的话,焊丝由电弧熔化,送丝速度可以提高到19 m/min左右。

  ◆ 激光光束定位:使用冷焊丝的话,焊丝必须通过激光光束以便被熔化。使用GMAW的话,激光被用来产生更长的熔池,并保持由GMAW工艺得到金属熔池。电弧和激光束之间的距离需要进行优化。

  ◆ 在窄的凹槽中使用GMAW时,需要控制电弧外形以降低在凹槽边缘的效应。可以使用不同类型的操作模式,比如脉冲或者连续模式。

  根焊接速度被提高到0.9 m/min,激光功率保持恒定,送丝速度为10.5 m/min,对GMAW来说,使用脉冲模式。

  零件之间的缝隙得到了很好的控制,但是管材发生椭圆化可以导致严重的错位。在一些测试零件中,这样的错位范围从0到5 mm。我们使用了恒定参数进行焊接测试(同样的焊接速度,送丝速度,GMAW参数),并得到了有趣的结果(见图6和图7)。

图6 使用激光和冷焊丝进行焊接

图7 复合焊接,这里有5mm的错位

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