Page 83 - 结构装备施工技术分析与研究

» 第三章 焊接热处理技术

看出单 TIG 可产生的电弧和热量较少，激光 -TIG 旁轴复合焊接中单 TIG 能提供的热
量有限，焊接电流与焊接速度呈一种耦合关系，若持续增加 TIG 电流以提高焊接效率
会带来较多焊接缺陷，若提高激光功率，将会使得最终焊接成本提高；双钨极 TIG 焊
接中两电弧由于电流同向使得其相互吸引耦合，但由于 TIG 电弧发散较为严重，两电
弧耦合后扩展比较严重，集中程度较低。

与之相比，激光 - 双钨极 TIG 焊接有以下几个特点：①耦合电弧整体呈元宝形；
②耦合电弧扩散角显著降低，相比于双钨极 TIG 电弧出现收缩的现象，整体电弧和作
用于工件表面的热源区域更加集中；③电弧稳定性提高，未出现高速焊接下电弧拖曳

在后方的情况。以上现象的原因为：由于有了激光的加入，给双钨极 TIG 电弧带来了
电弧斑点及等离子体通道，起到了很好的引导及压缩作用，有效抑制了电弧的扩展；
两电弧由于洛伦兹力而相互吸引，上部由于距离较远，吸引力小，下部距离近，两电
弧耦合后之间的距离不足以扩展使得电弧向上扩展，激光的加入这一部分电弧增加了

等离子体，使得这种现象更加明显；电弧的加入起到了预热、熔化焊丝、协助穿孔及
辅助盖面等效果，有效提高了激光的利用率，使得焊接过程更加稳定。
（2）复合焊接电弧形态影响因素

① TIG1 电流对复合焊接电弧形态的影响。
由于激光 - 双钨极 TIG 有两个可变化的 TIG 电流，规定处于焊接前进方向且靠近
送丝一侧的为 TIG1，处于焊接前进后方的为 TIG2，TIG 电流从 170A 到 370A 时的电
弧形态，间隔为 40A。
当 TIG1 电流为 170A 时，由于 TIG1 电流较小且送丝带走部分热量，电弧整体集

中在 TIG2 钨极端部，两钨极存在一定间距，耦合电弧呈现被拉扯的状态，TIG1 有攀
附到 TIG2 电弧上的趋势，此时由于电弧的能量不足以使得耦合电弧向上扩展，耦合
效果较差。随着 TIG1 电流的增加，两电弧接触的范围由小变大，耦合趋势增加，耦

合电弧逐渐趋于左右对称，电弧出现向上扩展的情况，此时电弧稳定燃烧，呈现元宝
形。最后当电流达到 370A 时，耦合电弧面积达到最大，但由于此时达到了枪体的阈值，
枪体的保护和冷却效果变差，焊接效果并不理想。
② TIG2 电流对复合焊接电弧形态的影响。

TIG1、TIG2 与激光共同作用组成耦合电弧，每一 TIG 电流的变化都会对复合热
源产生影响，TIG1 处于前进方向起到熔化焊丝及与激光共同穿孔的作用，TIG2 处于
后方起到后热及降低熔池冷却速度的作用，本节研究 TIG2 电流对于耦合电弧形态的
影响。不同 TIG2 电流对应的电弧形态，以 30A 为间隔，从 210A 逐步增加到 360A。

当 TIG2 电流较小时，会攀附到前进方向的 TIG1 电弧上，形成一种拖拽的效果，
两电弧较为分散，扩展比较严重。当 TIG2 达到 240A 时，耦合效果达到最好。随着

• 71 •