采用高速摄像系统采集焊接过程中的电弧形态图像,并利用电弧分析仪记录电弧信号,通过试验深入研究单一成分活性剂(TiO_2,B_2O_3,Cr_2O_3)对Nd:YAG激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas,MAG)电弧复合焊电弧形态和焊缝成形的影响。研究表明,与无活性剂作用下的激光-电弧复合焊相比,活性剂能够降低激光对电弧的吸引作用,并且使电弧收缩更加明显;这些活性剂都能不同程度地增加焊缝熔深和熔宽,其中B_2O_3、Cr_2O_3可使熔深显著增加,而TiO_2增加熔深的效果并不明显,但其熔宽增加显著。与无活性剂的电压波形相比,活性剂作用下的电压稳定性降低,但是电压值有所提高。
以6.0mm厚超高强度钢板为试验材料,进行了CO_2激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas,MAG)电弧复合焊接试验。采用高速摄像系统观测熔滴形态的变化,并采集焊接过程中的电弧和熔滴图像,通过试验深入研究激光功率对复合焊接过程中熔滴形态及受力状态的影响。研究表明,激光的加入,改变了熔滴形态尺寸和受力状态。随着激光功率的改变,熔滴受力状态发生变化,导致熔滴的半径随时间的上升而增加,而熔滴脱落时的半径随激光功率的增加而先增加后减小;激光功率对电磁收缩力影响显著,在熔滴长大的初始时电磁收缩力方向为负,当熔滴长大到一定程度之后,电磁收缩力方向为正;熔滴的过渡频率随激光功率的增加而先减小后增加。
以一种中碳超高强度钢板为试验材料,进行了CO2激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas,MAG)电弧复合焊接和单独MAG焊接试验。采用高速摄像系统观测熔滴过渡形式的变化,并采集焊接过程中的电弧和熔滴过渡的图像,通过采集到的图像深入分析熔滴过渡的电磁收缩力的计算。研究表明,不同的熔滴过渡形式电磁收缩力的计算方法不同;随着焊接电流的增加,熔滴过渡形式由大颗粒过渡变为小颗粒过渡,减小了熔滴过渡的直径;激光的加入影响了熔滴的电磁收缩力,通过试验分析出不同熔滴过渡形式下激光-电弧复合焊熔滴过渡的电磁收缩力的计算公式。
以8.0mm厚的高氮钢板为试验材料,采用Nd:YAG激光-熔化极活性气体保护焊(Metal Active Gas,MAG)电弧复合焊接方法,研究了单一成分活性剂(TiO_2,B_2O_3,Cr_2O_3)对复合焊焊缝缺陷的影响。研究表明,在相同的工艺参数下,与无活性剂焊缝相比,活性剂TiO_2,B_2O_3,Cr_2O_3均能使焊缝形貌得到改善;活性剂TiO_2和Cr_2O_3能增加焊缝熔宽、余高,减小咬边深度,但活性剂B_2O_3使焊缝熔宽和余高减小,咬边深度增加。无活性剂和有活性剂的高氮钢激光-电弧复合焊焊缝熔合区的气孔数均比焊缝区的气孔数多;而活性剂的加入,增加了焊缝熔合区和焊缝区的气孔数。
