论文部分内容阅读
本文开发了一套脉冲散点分布控制系统,并运用该系统研究激光脉冲对熔滴过渡的影响规律,进而研究了铝合金激光-MIG复合热源焊接特性。针对激光-MIG电弧复合热源焊接中脉冲激光、脉冲电弧与熔滴过渡三者之间的相互关系,基于Visual C++开发了激光-MIG复合焊接脉冲散点分布控制系统,该系统具有运行效率高、触发精度高、延时时间短等优点。通过对该系统的具体验证实验发现,该系统的延时时间为400μs左右。利用该系统对复合焊接过程中熔滴过渡进行研究,结果表明,当激光脉冲散点作用在MIG电弧波形的峰值时,熔滴在脱落缩颈时会受到激光脉冲的吸引而有偏移焊丝轴线的趋势,这造成了熔滴脱落后进入熔池的路径也发生变化,并且随着激光功率的增大,熔滴在脱落缩颈时受到的吸引越大,脱落后进入熔池的路径偏离焊丝轴线的趋势也越大,而激光脉冲作用在基值时缩颈形式变化不大;激光加入后,相比于单电弧来说,熔滴进入熔池的时间都有缩短的趋势,激光脉冲散点作用在MIG电弧波形的基值时熔滴进入熔池的时间与作用在电弧波形的峰值时要短,并且随着激光功率的增大,熔滴进入熔池的时间越短。通过对激光-MIG复合焊接过程中的熔滴进行受力分析,分析发现,激光脉冲散点的加入,主要改变了熔滴所受的电磁力,具体表现为,激光脉冲作用在峰值时改变了熔滴在形成时所受的电磁吸引力,进而改变了熔滴缩颈的形式和进入熔池的路径:激光脉冲作用在基值时,主要增大了电弧内部电极与工件之间的电磁压力差,导致等离子流力增大,造成熔滴运行速度加快,进入熔池的时间变短。两种作用方式的效果都随着激光功率的增大有增强的趋势。对铝合金在脉冲散点分布控制下进行表面堆焊与对接焊实验,MIG焊堆焊时,焊接速度为1500mm/min,成型不连续。激光加入后,当激光脉冲作用在MIG电弧波形基值时的表面成型要优于激光脉冲作用在MIG电弧波形峰值时的表面成型。通过计算,激光加入后,临界焊接速度可以提高25%。对MIG焊与复合焊的对接焊缝进行拉伸性能测试,MIG焊焊缝的抗拉强度为185MPa,为母材抗拉强度的65%,复合焊接的焊缝抗拉强度为205MPa,为母材抗拉强度的72%。对比MIG焊与复合焊的焊缝显微组织与显微硬度,复合焊的焊缝晶粒比MIG焊的晶粒要细小,并且复合焊接获得的接头显微硬度比MIG焊接头的显微硬度要高。