高温Gh3128合金焊缝飞溅的影响

一、激光功率对焊缝成形及背部飞溅的影响

究激光功率对焊缝成形的影响规矩。焊接工艺参数为：电弧电流 I=130 A，热源距离 Dh=2 mm，焦斑距离 Df=0.4 mm（经过激光打标丈量获得）， 焊接速度 V＝3 m/min。本章未注明焊接工艺参数详见 2.3.1 节工艺实验办法。

单激光功率 P 由 400 W 逐步增大至 900 W，不同激光功率条件下的焊缝形

貌与背部飞溅状况如表 3-1 所示。

⑴ 可认为复合焊接过程中电弧热源对焊缝熔深所发生的直接效果较小，而

激光功率是影响焊缝熔深的关键因素；

⑵ 跟着激光功率的添加，焊接热输入量添加，激光小孔的穿透才能也随之增强，更多的激光能量经过激光小孔进入熔池内部，然后直接导致焊缝熔深的逐步添加。

图 3-1(a)所示为双光束激光对接焊接焊缝，该参数下无电弧热源参加，其焊缝描画标明依托双光束激光可获得彻底熔透焊缝；图 3-1(b)所示为较小激光功率

（P=400 W）下的双光束激光-TIG 复合对接焊接焊缝，可知焊缝上部的出色成形，但焊缝熔深较小，焊缝未彻底熔透；图 3-1(c)所示为激光功率（P=500 W）下的双光束激光-TIG 复合对接焊接焊缝，焊缝成形出色，彻底熔透。

上述三组实验参数条件下的焊缝描画可充沛阐明激光功率是影响焊缝熔深的关键因素，但电弧电流对焊缝熔深的直接效果较小：由图 3-1(a)可知，当激光功率抵达 500 W 时，即可完结焊缝的彻底熔透；但激光功率较小（P=400 W）时，即便添加电弧热源，仍无法完结焊缝的彻底熔透，如图 3-1(b)所示。

比照不同激光功率条件下的背部飞溅状况。当激光功率在 500 ~550W 时，背部飞溅接受板未出现飞溅颗粒与激光烧蚀痕迹；当激光功率抵达 600 W 时，初步出现背部飞溅缺点。当激光功率由 600 增大到800W 时，背部飞溅跟着激光功率的添加而益发严峻。当激光功率抵达 900 W时，该激光功率下的激光能量现已足以穿透熔池对背部飞溅接受板发生极为严峻的烧蚀。经过上述实验效果剖析背部飞溅发生原因：可认为激光穿透行为是引起背部飞溅的首要原因。

为验证上述观念，本节选取相同激光功率参数下的双光束激光对接焊接实验作为对照组，对双光束激光对接焊接与双光束激光-TIG 复合对接焊接的背部飞溅状况进行比照剖析。

实验效果如表 3-2 所示，可知相同激光功率参数下，双光束激光对接焊接与

双光束激光-TIG 复合对接焊接的背部飞溅状况相似：激光功率为 500 W 时，两种焊接工艺下均无背部飞溅发生；傍边激光功率抵达 600 W 时，均存在较为显着的的背部飞溅状况。上述比照效果即可有用阐明激光穿透行为是引起背部飞溅的首要原因。

激光功率对焊缝成形的影响规矩，为直观有用地反映焊缝成形效 果，工艺实验均选用焊缝熔宽以及焊缝背部凸起状况作为焊缝成形的表征手法。焊缝熔宽及背部凸起随激光功率的改动别离如图 3-2 所示。

跟着激光功率的添加，焊缝外表熔宽基本坚持不变，这是因为在双光束激光-TIG 电弧复合焊接过程中，当电弧电流 I=130A 时，电弧热源的效果规划远大于双光束激光，其对基体的熔化行为主导了焊缝上部熔宽的构成，故而激光功率的添加对焊缝上部熔宽改动的影响效果不显着。该结论可经过 3.1.2 节电弧电流试 验进行验证。

二、电弧电流对焊缝成形及背部飞溅的影响

电弧电流对焊缝成形及背部飞溅的影响，故需选取在 3.1 中能发生背部飞溅的单激光功率参数进行实验，选取单激光功率 P=600 W。选定其他焊接工艺参数为：热源距离 Dh=2mm，焦斑距离 Df=0（经过激光打标丈量获得），焊接速度 V＝3 m/min，电弧电流 I 由 50 A 增大至 190 A。

不同电弧电流条件下的焊缝描画与背部飞溅状况如表 3-3 所示。电弧电流与

焊缝成形的联络如图 3-3 所示。

首要剖析电弧电流对焊缝外表成形的影响。焊缝外表熔宽与电弧电流之间的联络如图 3-3(a)所示。结合表焊缝截面描画和图 3-3(a)可知，焊缝外表熔宽跟着电弧电流的添加而逐步增大添加。这进一步验证了 3.1 节激光功率实验中的论：激光功率对焊缝外表熔宽影响效果不显着；电弧电流主导了焊缝上部熔宽的构成，是引起焊缝外表熔宽改动的首要原因。

由图 3-3 及表 3-3 焊缝描画可知，当电弧电流在 50 ~90A 规划内改动时，背

部熔宽未出现显着改动，但背部成形较差，均存在洼陷缺点，且洼陷深度规范基

本坚持不变，这是因为在该电弧电流规划内，电弧能量输入较小，一同激光与电

弧热源间的相互效果也较弱，使得电弧能量不足以抵达焊缝背部对焊缝背部成形

发生影响，这时对背部成形起首要效果的是激光能量，故而焊缝背部描画为双光

束激光穿透行为发生的穿插式焊缝描画，且背部熔宽等规范不变。

当电弧电流添加到 110 A 时，焊缝背部穿插式描画消失，背部洼陷缺点消失。

这是因为当电弧电流添加到 110 A 时，电弧能量添加的一同激光与电弧的相互效果效果也显着增强，这使得电弧能量足以对焊缝背部发生影响。电弧热输入量的添加，可添加熔池体量，然后有用整形熔池，克制背部洼陷缺点，使得焊缝背部成形得到改进。

当电弧电流由 110 A 添加到 190 A 时，焊缝背部熔宽与背部凸起均随电弧电

流的添加而添加。这是因为跟着电弧能量的添加，复合热源热输入也随之变大，

可使得更多的焊接能量经过熔池活动进入熔池下部，致使焊缝背部熔宽变大，背

部凸起和飞溅倾向添加。

经过剖析表 3-3 焊缝描画可知，跟着电弧电流的添加，焊缝面积逐步增大。

实验效果标明，电弧热源的参加，可有用添加熔池体量，增大金属熔化区域，从

而可使得更多的熔化金属填充对接空地，然后有用改进焊缝成形。

毕竟剖析电弧电流对背部飞溅的影响。由表 3-3 背部飞溅状况可知，跟着电

弧电流的添加，背部飞溅出现先减少后添加的趋势，背部飞溅在 I=110 A 时最少。

结合焊缝描画剖析上述现象发生的原因：

⑴ 当电弧电流较小时（50 A~90 A），对背部成形起首要效果的是激光能量，在本实验激光功率参数（P=600 W）下，激光能量足以彻底穿透焊缝，然后引起较大背部飞溅。

⑵ 跟着电弧电流添加，激光与电弧的相互效果效果逐步增强，跟着电弧电

流添加，桥接熔池规划添加，其对激光能量具有必定的阻挠效果，然后必定程度

上减少了背部飞溅的发生，在电弧电流抵达 110 A 时，电弧电流对激光能量的阻挠效果抵达最佳，此时背部飞溅最少。

⑶ 当电弧电流在 130 A~190 A 之间改动时，电弧能量添加，激光与电弧之间的复合效果愈加显着，激光与电弧效果区域愈加集中，一同，复合热源的热输入较大，熔池的活动行为必定加重，然后构成背部飞溅的添加。