结合GMAW与激光技术的多道焊接0冲击器

结合GMAW与激光技术的多道焊接

在造船和管道敷设工作中经常用到厚钢板焊接技术，这种运用传统熔化极气体保护焊（GMAW）工艺的技术需要大量不同的焊接通道。板厚超过5毫米时，由于熔池变大且难以控制，再加上基体材料所需的热输入，单道熔化极气体保护焊往往不适用。根据材料厚度的不同，需要有不同数量的逐次进行的焊接通道，有时还要在不同的工作站进行加工。

高功率激光系统能减少焊接通道数量并改善成本状况，同时提陶瓷基复合材料高焊接速度、降低热输入变形以及减少矫正返工。一种前景看好的方法是将激光和GMAW工艺结合的混合焊接法，可以减少焊接通道数量和缩短焊接时间。同时，这种混合焊能够通过选择填充焊丝来影响焊缝硬度和韧度、消除缝隙以及校正线性错边，而仅仅用激光室外实验中光束作为一种自熔焊方法是不可能达到上述效果的。激光光束的小面积热输入特性在技术意义上导致深熔和高焊接速度，因而不适合GMAW工艺。

HyBright项目由德国联邦教育与研究部（BMBF）资助，其目标是减少焊接通道数量和加工时间。不来梅大学激光应用研究所（BIAS）在混合工艺中使用8千瓦高光束质量光纤激光器来焊接16毫米的厚钢板。在单一焊道中，8千瓦的激光功率并不足以焊接厚钢板，因而选择了一种接头准备方法在两条焊道中进行焊接。使用带有宽坡口钝边（Y形接头）的V形对接接头作为一种焊缝接头准备，坡口钝边为6到10毫米，夹角为45度到60度。根部焊道（见图1）使用混合工艺进行焊接，其余坡口使第2种情况：应首先检查测力活塞是不是安装正确,磨擦力是不是过大,排除此缘由后,将推板向外侧调剂,将小度盘调剂合格,如大、中度盘仍超差,应适当减轻B铊及C铊的重量,直至检定合格用活性气体保护焊（MAG）工艺进行焊接（见图2）。

图1、根部焊道使用混合焊接，0毫米缝隙，坡口钝边6毫米，夹角60度。

图2、全焊缝，根部焊道使用混合焊接，填充焊丝焊道使用金属极气保护焊（MAG）焊接，

缝隙0.5毫米，坡口钝边10毫米，夹角45度。

通过使用混合焊工艺，即使存在缝隙或线性错边，根部焊道的焊接也毫无问题。根部焊道能够消除最大1.2毫米的缝隙，校正最大0.5毫米的线性错边。焊接速度受坡口钝边的焊接影响，介于16米/分钟和1.8米/分钟之间。由于填充焊丝焊道使用MAG工艺进行焊接，焊接速度降低至0.4米/分钟。这种焊接过程带来了高质量的焊缝，没有裂缝、气孔或不完全焊透等内部瑕疵。与高性能焊接工艺埋弧焊相比，总焊接时间能够缩短50%。而且，如果填充焊丝焊道的焊接能够得到优化，那么焊接时间将进一步缩短，从而提高工艺的利润率。