薄板对接双光束激光-TIG复合焊接工艺试验研究

【作者】 陈乐； 武强； 任勇； 肖荣诗；

【机构】 北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室；

【摘要】 复杂内流道构件为具有复杂密集内通道的薄壁夹层结构。利用单激光进行其外蒙皮拼接焊接时,易产生焊缝咬边、背部凸起及背部飞溅等缺陷,降低焊缝机械性能,污染并堵塞内部通道。为控制焊缝形貌,保证焊接质量,实现焊接净成形,本文采用双光束激光-TIG复合焊接工艺,进行高温合金(GH3128)薄板(t=1 mm)在对接间隙条件(d=0.2mm)下的焊接工艺试验。试验结果表明:焊缝表面熔宽与电弧电流呈正相关,与焊接速度呈负相关,与激光功率、热源间距及焦斑间距关系不大;焊缝背部飞溅、背部凸起及熔宽变化同激光功率呈正相关,与焊接速度及焦斑间距呈负相关;随着电弧电流的增加,焊缝背部凸起及熔宽变化呈先不变后增加的趋势,背部飞溅呈现先减少后增加的趋势;随着热源间距的增加,焊缝背部熔宽、背部凸起及飞溅均呈现先减小后不变的趋势。试验过程中采用高速摄像观测分析了激光与电弧的能量耦合行为,试验发现:在焊接过程中,双光束激光起到桥接熔池的作用,电弧热源起调控熔池及整形焊缝的作用;在优化工艺参数下,背部熔池呈现明显的熔化行为,未发现激光穿透焊接产生的飞溅行为。通过调整激光与电弧热源的复合作用,获得了双面成形良好、背部净成形的对接焊缝,接头抗拉强度可达到母材的90%左右。更多还原