Page 85 - 结构装备施工技术分析与研究

» 第三章 焊接热处理技术

存在吸收、散射、折射等现象，激光穿过电弧作用区作用于工件的能量较少；随着激
光功率的增加，由于激光与电弧的相互作用，使得电弧作用区面积增加，出现了较为
明显的电弧等离子体膨胀的现象；当激光功率达到 2400W 时，由于激光功率大与电
弧共同作用使得整体下潜深度增加，电弧出现一定程度的收缩且呈现典型的元宝形，
电弧耦合状态达到最好，此时也达到了我们所用的激光器的阈值。

⑦激光离焦量对复合焊接电弧形态的影响。
离焦量即激光焦点相对于被焊工件表面的位置，保持其他参数不变，将激光离焦
量从+6mm依次降低至-4mm，间隔为2mm，观察激光离焦量对于耦合电弧形态的影响。

当激光焦点在工件上方较高位置时，焦点与电弧上方重合，两者发生吸收、散射
和折射反应强烈，耦合电弧稳定性较差，消耗大量能量，此时无法明显看出激光的作
用效果；随着焦点下移，当焦点离工件较近或者在工件表面时，焦点作用于工件表面
附近，工件吸收激光能量较多，电弧稳定性提高。

⑧送丝方式对复合焊接电弧形态的影响。
前送丝是指焊丝从焊接前进方向送入，焊丝直接受到电弧加热，后送丝是指焊丝
从熔池后方送入，借助电弧边缘的尾焰和熔池的热辐射熔化焊丝，两种方式的不同对

电弧形态有着很大的影响。前送丝时，激光与耦合电弧共同对焊丝进行加热并充分熔
化，以电弧为主，耦合电弧及焊接过程比较稳定，同时能量也会消耗较大，进而使得
其熔深熔宽略低于后送丝；当后送丝时，由于焊丝在熔池后方，焊丝主要借助 TIG2
及其尾焰进行熔化，对激光与电弧能量消耗较少，作用于工件的能量较多，但这会使
得焊丝熔化及下落地点不固定、熔滴过渡不稳定等现象，引起耦合电弧的不稳定，容

易出现焊接缺陷，对焊接参数的匹配要求较高。
2. 激光 - 双钨极 TIG 复合焊接电弧压力分析
电弧压力是电弧的基本物理特性之一，是决定焊缝成形及熔深熔宽的重要因素。

电弧压力过大容易产生熔穿、熔池下塌等缺陷；电弧压力过小容易使得焊缝熔深过
浅。本部分对比了不同焊接方法下的电弧压力分布并研究了激光 - 双钨极 TIG 复合焊
接电弧压力随工艺参数的变化规律，由于测量次数较多，为了减少钨极及水冷铜板的
烧损。

（1）电弧压力二维分布
为了对比双钨极 TIG 焊接、激光 -TIG 旁轴复合焊接及激光 - 双钨极 TIG 复合焊
接电弧压力分布的异同，我们对其分别进行了测试，为了直观的观测电弧压力的分布
情况，本实验利用 Matlab 对各种焊接方法下测得的电弧压力分布数据进行处理，得

到其分布云图进行了分析，其中 X 轴负方向为焊接前进方向。耦合电弧分布整体呈鱼
形，由于选择的参数 TIG1 电流比 TIG2 大 40A，因此处于焊接前进方向的 TIG1 扩展

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