激光电弧复合焊接及激光焊接超低碳钢的焊缝磁性能研究

【摘要】：激光电弧复合焊接是一项新兴的焊接技术,它是将高能量密度的激光与廉价高效的电弧复合在一起进行焊接,从而提高了激光焊接的焊接熔深和适应性。国外的激光电弧复合焊接技术已经发展得相当成熟,而我国在基础研究方面都还存在着许多不足,本文正是在这种背景下,对激光与电弧的复合工艺进行了研究,并对激光与电弧的相互作用进行了探讨。 实验采用CO2激光与旁轴TIG电弧进行复合,以3～5mm厚的普通低碳钢 (Q235)为焊接实验对象,对各种工艺参数下的焊接情况进行了系统的研究。结果表明:TIG电弧的引入能够明显的增加激光焊接的熔深和焊透时的熔合程度,而电弧电流和电弧—激光的相对位置是影响复合焊接的主要因素。焊接熔深在电弧功率与激光功率匹配的最好时达到最大,而过大的电弧电流则会由于对激光的吸收和屏蔽而减小焊接熔深。当激光功率在2750W～4000W时,相应匹配的电弧电流在80A～160A之间。复合焊接所得到的焊缝硬度低于激光焊接,并且均匀性良好。 本文研究了激光与电弧的相互作用,分析了激光对电弧压缩和膨胀两方面的影响。研究表明,电弧在激光作用下处于压缩状态时能增强焊接效果,而电弧在处于膨胀状态下时对激光的衰减很大,容易产生电弧畸变的不稳定复合;同时,文中还对电弧的等离子体特性对激光吸收和屏蔽的机理进行了论述。 传统的显像管支架一般是采用超低碳钢整体冲压成型的方法进行生产,材料的浪费很大。通过拼焊L型板再冲压成型的生产工艺是降低材料消耗和生产成本的有效途径。由电阻焊接方法焊接的超低碳钢支架对磁性破坏较大,导致显示器再转向后出现图像滞后和色偏等失真现象,需要进行焊后热处理。本文采用激光焊取代电阻焊进行了实验研究,并对两种焊接的焊缝显微组织和焊缝磁性能做了分析比较,结果表明:不同焊接方式导致的焊缝组织畸变大小不同是影响焊缝磁性能的主要原因。对于电阻焊而言,由于热输入量大,焊缝的微观组织畸变很大,导致焊缝处的矫顽力Hc和剩磁强度Mr大大提高,不利于显示器转向后的重新磁化;而对于激光焊接,由于热输 WP=4 入量小,焊缝微观组织畸变很小,而且焊缝的晶粒贴近于原始母材,对Hc和Mr的影响很小,所以焊后的显像管支架不经焊后热处理也不会导致图象失真。