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我国的等交通标志杆研究始于20世纪60年代,并在航空航天工业中得到成功的应用。例如大电流穿孔等离子弧焊接3 CrMnsia高强钢筒形容器、涡轮机匣毛坯组合件、火箭发动机壳体、钛合金高压气瓶等等离子弧独特的物理性能,为穿孔等离子弧焊带来焊接质量稳定性差的问题,而且厚板穿孔焊时问题更加突出。焊接工作者在穿孔等离子弧焊接稳定性的影响因素及萁作用规律、提髙质量稳定性途径和方法等方面开展了大量的硏究工作。穿孔等离子弧焊接过程中的小孔行为被认为是影响焊缝成形及焊接质量稳定性的关键因素。为了获得髙质量的焊接接头,可在焊接过程中实施闭环质量控制,以稳定小孔的形态和尺寸。目前,微束等离子弧焊接和中厚度板的大电流穿孔等离子弧焊接技术在我国已得到广泛应用(2)束流的复合新产品、新构件和新器件对连接技术提出了新的要求,促进特种连接技术的不断发展,以适应发展的要求。近年来,国内外关于束流复合焊接新工艺、新技术的硏究报道,推动朿流复合焊接技术的发展。其中最主要的是采用激光-电弧复合热源的高效焊接技术。
交通标志杆的优势很明显,但目前高能束流焊接的成本仍较高。因此以激光为核心的复合技术受到人们的关注。激光电弧复合在20世纪70年代就已提出,然而稳定的加工应用直至近十几年才出现,这主要得益于激光技术以及弧焊设备的发展,尤其是激光功率和电弧控制技术的提高束流复合加工时,激光产生的等离子体有利于电弧的稳定;复合加工可提高加工效率,提高焊接性差的材料(如铝合金、双相钢等)的焊接性,可增加焊接稳定性;激光加丝焊对参数变化很敏感,通过与电弧的复合,则变得容易而可靠激光电弧复合主要是激光与钨极氩弧、等离子弧以及活性电弧的复合。通过激光与电弧的相互影响,可克服每一种焊接方法自身的不产生良好的复合效应。熔化极电弧成本低,适用性强;缺点是熔深浅、焊接速率低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝,焊接速率快、热输入低,但设备成本高,对工件装配精度要求高,对铝合金等材料的适应性差。激光电弧的复合效应表现在:电弧增加了对间隙的桥接性,其原因一是填充焊丝,二是电弧加热范围较宽;但复合电弧的功率决定了焊缝顶部宽度;激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力,使电弧更稳定;激光功率决定了焊缝的深度。也就是说,复合电弧导致了焊接效率增加以及焊接适应性的増强。激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著,这主要基于两种效应:一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度,工件热流损失减小是两热源相互作用的叠加效应。
焊接交通标志杆时,激光等离子体使电弧更稳定;同时,电弧也进入熔池小孔,减小了能量的损失。√激光钨极氩弧的复合可显著増加焊接速率,约为钨极氩弧焊(TIG)的2倍。钨极烧损也大大减小,钨极寿命增加;坡口夹角也可显著减焊缝截面积与激光焊时相近。与激光单弧复合焊相比,激光双弧复合焊接的热输入可减小25%,焊接速度增加约3o%。激光电弧(或等离子弧〕复合焊接的优点主要是提高了焊接速度和熔深。由于电弧加热,金属温度升高,降低了金属对激光的反射率增加了对光能的吸收。这种方法在小功率CO2激光器试验基础上,还在12kW的CO2激光器以及光纤传输的zkW的YAG激光器上迸行的试验为机器人进行激光电弧(或等离子弧)复合焊接打下了基础。此外,激光复合焊接技术还有激光-髙频焊、激光-压焊等。激光-髙频焊是在髙频焊管的同时,采用激光对熔焊处叠加热量,使待焊件在整个焊缝厚度上的加热更均匀,有利于提高焊管的接头质量和生产率。激光压焊是将聚焦的激光束照射到被连接工件的接合面上,利用材料表面对垂直偏振光的高反射将激光导向焊接区。
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