GH3128焊缝成形分析

一、激光与电弧在焊缝成形中的作用分析

工艺试验成果标明激光与电弧热源的复合作用是影响焊缝成形的最关键要素。为充沛研讨焊接进程中激光与电弧热源各自所起的作用，本节从三个方向规划试验进行分析研讨。
二、双光束激光、TIG 及双光束激光-TIG 复合对接焊接对比试验

 在对接空地为 0.2 mm 的条件下，进行双光束激光薄板对接、TIG 薄板对接及双光束激光-TIG 复合对接焊接对比试验，依据双光束激光与电弧热源独立进行对接焊接所能获得的焊接作用，研讨激光与电弧在焊缝成形中的作用。

焊接试验参数设置如下：

⑴ 双光束激光对接焊接试验：激光束入射视点 θ=10°，单激光功率 P=500 W，

保护气体流量 Ar=15 L/min，焊接速度 V＝3 m/min。

通过焊接试验比对试验可知：双激光的离焦量可设置为：YLS-6000 激光的Δf1=0 mm；YLS-3000 激光的 Δf2=15 mm。在此条件下，两束激光的焊缝深度一起。

⑵ 单 TIG 电弧对接焊接试验：电弧电流为 130 A，保护气体流量 Ar=15 L/min，焊接速度 V＝3 m/min。

⑶ 双光束激光-TIG 复合对接焊接试验：激光束入射视点 θ=10°，离焦量：YLS-6000 激光 Δf1=0 mm、YLS-3000 激光 Δf2=15 mm，保护气体流量 Ar=15

L/min，热源间隔 Dh=4 mm，焦斑间隔 Df=0.4 mm，焊接速度 V＝3 m/min，单激光功率 P=500 W，电弧电流为 130 A。

 试验成果如下：

(1) 双光束激光对接焊接试验

双光束激光对接焊缝描画如图 4-1 所示。由图 4-1 可知，双光束激光对接焊接可完结两板的联接，但焊缝成形较差，焊缝表面和背部均存在较为明显的凹陷缺点。这是因为对接空地的存在，双光束激光实践熔化金属体量较小，熔化金属

缺乏以完全填充对接空地，从而使得焊缝成形较差。

焊接进程中的羽辉行为如图 4-2 所示。为了判别在该羽辉行为下，焊缝为深熔焊接仍是热导焊接，在相同焊接参数下，实施双光束平板扫描焊接试验，焊缝描画如图 4-3 所示。图 4-3 中焊缝呈现明显的深熔焊接焊缝描画。所以，可以判别，在图 4-3 中显示的深熔羽辉行为中，该参数条件下，双光束激光可以有用完结深熔焊接。

分析双光束激光对接焊接焊缝描画，可知对接空地条件下的双光束激光对接焊缝呈现交叉式描画，而与图 4-2 中平板扫描焊接的“V”形焊缝描画完全不同。

凭仗双光束激光对接焊接熔池桥接示意图4-4对上述现象产生的原因进行分析：可知在双光束对接焊接中，因为此时焦斑间隔为 0.4 mm，双光束激光首先作用在对接空地两头基体金属上，但因为激光束以必定视点倾斜入射，加之对接空地的存在，使得 LB1 激光束作用于基体上壁的区域有限，以 LB1 为例，LB1激光束作用于基体 a 上壁的区域较小，就会导致激光轻易穿透基体 a 的上壁而对

空地另一侧的基体 b 下壁产生作用，双激光束作用熔池在中部构成交汇，从而导致交叉式焊缝描画呈现。

综上，可知通过双光束激光对接焊接工艺，可完结对接空地为 0.2 mm 下的薄板对接焊接，通过控制激光功率，可以完结工件的有用联接。但焊缝成形较差，正面及反面咬边严重，无法完结出色的焊缝成形。

(2) TIG 对接焊接

TIG 对接焊接熔池行为如图 4-5 所示。TIG 对接焊接中，对接面处的金属在电弧热源作用下熔化后朝远离对接面处的方向缩短，并未完结对接熔池桥接，无法构成有用的对接焊缝。

分析原因：当电弧热源作用到空地两头基体金属时，因为对接空地的存在，熔化金属未能在第一时间完结桥接，在熔池表面张力作用下，熔化金属缩短，只能在空地两头基体上构成相互独立的双熔池；然后在焊接活动作用力下，在焊接进程表现出对接面处的金属朝远离对接面处的斜后方活动的现象。

焊缝微观描画如图 4-6 所示。可知焊缝未完结联接，且试板对接面上壁呈现凸起描画，与图 4-5 中查询到的熔化金属缩短现象相吻合。焊缝熔化深度为 0.5

mm，可验证 I=130 A 时，独自 TIG 电弧能量缺乏以对焊缝背部成形产生影响。 

通过测量可知，双熔池的熔化宽度之和为 2.6 mm，与同电弧电流参数下的双光束激光-TIG 复合对接焊接焊缝地标明熔宽尺寸附近，进一步验证了电弧热源是影响焊缝表面熔宽成形的主导要素这一定论。

(3) 双光束激光-TIG 复合对接焊接试验

试验布置图如图 4-7 所示，本试验采用双激光束在前，电弧在后的焊接办法进行焊接。

使用高速摄像查询了焊接熔池行为，为更明晰的查询两种热源在焊接进程中对焊缝成形的影响作用，选取热源间隔 Dh=4 mm。焊接进程中的熔池行为如图 4-8 所示。

在图 4-8 中标示两种热源的作用熔化区域，其中赤色方框里面为双光束激光

作用熔化区域，黄线区域为电弧作用熔化区域。观测激光热源作用区域，可明显

看到双光束激光作用在空地两头金属上构成了有用的熔池桥接，激光热源作用后

未看到对接空地概括存在，这有用验证了激光在复合焊接进程中所起的主导熔池

桥接的作用。

继续查询电弧热源作用熔化区域，可明显查询到电弧热源作用熔池区域远大于双光束激光作用熔池，这有用增加了熔化金属体量，可使得更多的熔化金属填充对接空地；一起，较大的电弧熔池为熔化金属的活动供给了便利，促进更多熔化金属填充对接空地，从而有用整形了焊缝；而且电弧熔池活动平稳，可说明焊接进程安稳。

该工艺参数下焊缝描画如图 4-9 所示，可知焊缝成形出色，与双光束激光对接焊缝描画相比，消除了凹陷缺点，焊缝成形得到改进。这也标明电弧热源在双光束激光-TIG 焊接进程中起到了出色的整形焊缝的作用。

对比上述三组试验成果，开始分析激光与电弧对焊缝成形的作用，可认为在焊接进程中，双光束激光起到桥接熔池作用，电弧起到调控熔池及整形焊缝成形

的作用。