激光(guang)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)復合(he)焊(han)(han)(han)(han)有時也稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)輔(fu)助激光(guang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)技(ji)術，其主要目的(de)(de)是有效(xiao)利(li)用激光(guang)和電(dian)(dian)(dian)弧(hu)的(de)(de)熱源(yuan)，充分發揮(hui)兩種熱源(yuan)各自優勢，取長補短，以較(jiao)(jiao)小的(de)(de)激光(guang)功率獲得較(jiao)(jiao)大的(de)(de)熔(rong)深(shen)，穩定焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程(cheng)，提高(gao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)效(xiao)率，降低激光(guang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)裝配精度(du)和應用成本。
采用激光(guang)(guang)和電(dian)(dian)弧(hu)(hu)進(jin)(jin)行(xing)焊接的(de)方(fang)式(shi)有兩(liang)種(zhong)方(fang)式(shi)：一(yi)種(zhong)是激光(guang)(guang)與電(dian)(dian)弧(hu)(hu)沿焊接方(fang)向前后(hou)串行(xing)排列，且兩(liang)者相(xiang)距較大，作為兩(liang)個獨立的(de)熱源作用于焊件，主要利用電(dian)(dian)弧(hu)(hu)熱源對(dui)焊縫進(jin)(jin)行(xing)預熱或后(hou)熱，以(yi)提高材料對(dui)激光(guang)(guang)的(de)吸(xi)收(shou)率，改善焊縫組織(zhi)和性能(neng)；另一(yi)種(zhong)是激光(guang)(guang)和電(dian)(dian)弧(hu)(hu)共同作用于同一(yi)個熔池，焊接過程中激光(guang)(guang)和電(dian)(dian)弧(hu)(hu)之間存(cun)在相(xiang)互作用和能(neng)量(liang)的(de)耦(ou)合(he)，也就是我們常說的(de)激光(guang)(guang)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)復合(he)焊接。
激光(guang)電弧復(fu)合(he)焊接(jie)又(you)分同軸復(fu)合(he)和旁(pang)軸復(fu)合(he)，如圖3-55所(suo)示。
1. 同(tong)軸(zhou)復合是(shi)激(ji)光(guang)(guang)束與(yu)電(dian)(dian)弧同(tong)軸(zhou)作用在焊(han)(han)(han)件(jian)的(de)(de)(de)(de)同(tong)一位(wei)置，即激(ji)光(guang)(guang)穿(chuan)過(guo)電(dian)(dian)弧中(zhong)心或電(dian)(dian)弧穿(chuan)過(guo)對(dui)稱布置的(de)(de)(de)(de)環(huan)狀光(guang)(guang)束或多束幾(ji)何中(zhong)心到達焊(han)(han)(han)件(jian)表(biao)面(mian)。激(ji)光(guang)(guang)-TIG電(dian)(dian)弧復合是(shi)較為(wei)簡單的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)同(tong)軸(zhou)復合焊(han)(han)(han)接方(fang)式，焊(han)(han)(han)接時，激(ji)光(guang)(guang)在熔池中(zhong)形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)小孔(kong)(kong)對(dui)電(dian)(dian)弧具(ju)有(you)吸(xi)引和壓縮作用，增(zeng)強(qiang)了電(dian)(dian)弧的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)流密(mi)度(du)(du)和穩定(ding)(ding)性；即使在高速(su)(su)焊(han)(han)(han)接條件(jian)下，仍可保證電(dian)(dian)弧穩定(ding)(ding)，焊(han)(han)(han)縫成(cheng)(cheng)形良(liang)好，氣孔(kong)(kong)、咬(yao)邊等(deng)缺陷大大減少。它的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接速(su)(su)度(du)(du)一般(ban)是(shi)激(ji)光(guang)(guang)焊(han)(han)(han)接速(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)2倍以上，更遠遠大于TIG焊(han)(han)(han)。這(zhe)種(zhong)復合焊(han)(han)(han)接方(fang)法主要(yao)(yao)用于薄(bo)板(ban)或薄(bo)壁不(bu)銹鋼管的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接，焊(han)(han)(han)接速(su)(su)度(du)(du)高達15m／min，焊(han)(han)(han)縫成(cheng)(cheng)形明顯改善，且降低了對(dui)坡口加工精度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求。
2. 旁軸(zhou)(zhou)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)是激(ji)(ji)(ji)光(guang)束(shu)和電(dian)弧(hu)(hu)(hu)呈一(yi)定角度地作用在焊(han)(han)(han)件的(de)(de)同(tong)一(yi)位置，激(ji)(ji)(ji)光(guang)束(shu)與(yu)(yu)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)呈不對(dui)稱的(de)(de)幾何(he)關系。激(ji)(ji)(ji)光(guang)可(ke)(ke)以在電(dian)弧(hu)(hu)(hu)前方(fang)引入，也可(ke)(ke)以要電(dian)弧(hu)(hu)(hu)后方(fang)引入。旁軸(zhou)(zhou)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)容易實現，可(ke)(ke)以采用激(ji)(ji)(ji)光(guang)束(shu)與(yu)(yu)TIG電(dian)弧(hu)(hu)(hu)、MAG/MIG電(dian)弧(hu)(hu)(hu)或(huo)(huo)等離子弧(hu)(hu)(hu)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)。激(ji)(ji)(ji)光(guang)-MIG復(fu)(fu)合(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)是目前應(ying)用最廣泛(fan)的(de)(de)一(yi)種復(fu)(fu)合(he)(he)(he)熱源焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)式，由于MIG具有送絲和熔滴過渡，一(yi)般采用旁軸(zhou)(zhou)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)方(fang)式，激(ji)(ji)(ji)光(guang)-MIG復(fu)(fu)合(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)不但可(ke)(ke)增大熔深，改善(shan)焊(han)(han)(han)接(jie)適應(ying)性，還可(ke)(ke)通(tong)過填充焊(han)(han)(han)絲改善(shan)焊(han)(han)(han)縫組織和性能。采用激(ji)(ji)(ji)光(guang)-MIG復(fu)(fu)合(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)時焊(han)(han)(han)接(jie)速度比單激(ji)(ji)(ji)光(guang)或(huo)(huo)單MIG焊(han)(han)(han)時提高約1/3，而輸入能量減少了1/4，更(geng)(geng)體(ti)現出復(fu)(fu)合(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)的(de)(de)高效和節能優勢。激(ji)(ji)(ji)光(guang)-MIG復(fu)(fu)合(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)比激(ji)(ji)(ji)光(guang)-TIG復(fu)(fu)合(he)(he)(he)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)的(de)(de)板厚更(geng)(geng)大，焊(han)(han)(han)接(jie)適應(ying)性更(geng)(geng)強(qiang)。
旁(pang)軸復合焊(han)(han)接根據(ju)焊(han)(han)接位(wei)置(zhi)（即兩熱源的(de)相對位(wei)置(zhi)）的(de)不(bu)同，又分(fen)為激(ji)光前(qian)置(zhi)（電弧在(zai)激(ji)光之后）和激(ji)光后置(zhi)（電弧在(zai)激(ji)光之前(qian)）兩種形(xing)(xing)式，其焊(han)(han)接原(yuan)理(li)示(shi)(shi)意圖如(ru)圖3-56所示(shi)(shi)。兩熱源前(qian)后位(wei)置(zhi)的(de)不(bu)同對焊(han)(han)縫形(xing)(xing)貌、成形(xing)(xing)影響(xiang)較大。
用(yong)激光(guang)-MAG復合焊(han)(han)進(jin)行試驗時，在完全(quan)相同的焊(han)(han)接(jie)參數下，互換(huan)兩(liang)熱源(yuan)前(qian)后位置(zhi)(zhi)，從圖3-57和圖3-58中可以看出焊(han)(han)縫(feng)形(xing)貌(mao)截然不同，激光(guang)后置(zhi)(zhi)焊(han)(han)縫(feng)，兩(liang)熱源(yuan)都(dou)達(da)到(dao)了有效耦合，焊(han)(han)縫(feng)表(biao)面圓潤飽滿，基本沒(mei)有飛(fei)濺；激光(guang)前(qian)置(zhi)(zhi)焊(han)(han)縫(feng)，焊(han)(han)縫(feng)寬窄不一(yi)且伴有大(da)顆粒飛(fei)濺，電弧不能(neng)穩定燃燒，兩(liang)種(zhong)熱源(yuan)耦合較差(cha)。從上述圖中還可以知道，當熱源(yuan)間距(ju)為(wei)6mm時，兩(liang)者焊(han)(han)縫(feng)形(xing)貌(mao)都(dou)處于(yu)最佳狀態。
圖3-59表(biao)示了(le)熱(re)(re)源間(jian)距(ju)與(yu)熔(rong)(rong)寬(kuan)關系(xi)，從圖中(zhong)除了(le)熱(re)(re)源間(jian)距(ju)＝2mm外，激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)前(qian)(qian)(qian)置(zhi)(zhi)時(shi)(shi)的(de)(de)焊(han)(han)縫熔(rong)(rong)寬(kuan)均比激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)后置(zhi)(zhi)時(shi)(shi)較寬(kuan)。這(zhe)是因為(wei)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)前(qian)(qian)(qian)置(zhi)(zhi)時(shi)(shi)沒有電(dian)弧預熱(re)(re)母材，使焊(han)(han)接金屬(shu)(shu)(shu)首(shou)先(xian)對(dui)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)是反射作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，待(dai)金屬(shu)(shu)(shu)表(biao)面微熔(rong)(rong)后，對(dui)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)能量(liang)的(de)(de)吸(xi)收才變得(de)明(ming)顯(xian)，不能形成激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)小孔(kong)效應，激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)致(zhi)等離子體減少。因此，對(dui)電(dian)弧的(de)(de)引導、壓縮作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)減弱，弧柱在(zai)金屬(shu)(shu)(shu)表(biao)面作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)面積增(zeng)(zeng)加，導致(zhi)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)前(qian)(qian)(qian)置(zhi)(zhi)施焊(han)(han)時(shi)(shi)的(de)(de)焊(han)(han)縫熔(rong)(rong)寬(kuan)較寬(kuan)、熔(rong)(rong)深較淺、余高小還有不同程度的(de)(de)咬邊缺(que)陷。激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)后置(zhi)(zhi)施焊(han)(han)時(shi)(shi)，電(dian)弧首(shou)先(xian)對(dui)焊(han)(han)接作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)點進(jin)行預熱(re)(re)，金屬(shu)(shu)(shu)對(dui)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)能量(liang)吸(xi)收和小孔(kong)效應增(zeng)(zeng)強，激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)對(dui)電(dian)弧的(de)(de)引導和壓縮作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)增(zeng)(zeng)強，而且MAG焊(han)(han)縫處于前(qian)(qian)(qian)傾焊(han)(han)接方位，電(dian)弧力后排熔(rong)(rong)池金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)也增(zeng)(zeng)大(da)，熔(rong)(rong)滴著陸點與(yu)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)在(zai)焊(han)(han)接金屬(shu)(shu)(shu)上的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)點距(ju)離縮短，提高了(le)能量(liang)的(de)(de)利用(yong)(yong)率，因此焊(han)(han)縫熔(rong)(rong)深要深些，熔(rong)(rong)寬(kuan)相應要窄(zhai)些。
圖3-60表(biao)示出熱(re)源(yuan)間(jian)距(ju)與(yu)熔(rong)深的(de)(de)關系：從圖中可知，激(ji)光(guang)后置時，熔(rong)深隨著(zhu)熱(re)源(yuan)間(jian)距(ju)的(de)(de)增大而(er)增熔(rong)，最小(xiao)熔(rong)深為2.9mm；激(ji)光(guang)前置時的(de)(de)熔(rong)深變化恰恰與(yu)激(ji)光(guang)后置相反，它的(de)(de)最小(xiao)熔(rong)深為1.2mm，最大熔(rong)深也(ye)只(zhi)有3.9mm，充(chong)分說明(ming)了激(ji)光(guang)與(yu)電弧空間(jian)位置不同(tong)，焊接(jie)效果有較大差異。
在激光-電(dian)(dian)弧復(fu)合焊接(jie)中，應選(xuan)(xuan)擇激光后置的方式，電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)流小時(shi)(shi)熱(re)源(yuan)間(jian)距應選(xuan)(xuan)2～3mm之間(jian)；電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)流較(jiao)大時(shi)(shi)熱(re)源(yuan)間(jian)距要(yao)選(xuan)(xuan)5～6mm之間(jian)。
3. 有(you)資(zi)料介紹，用脈沖Nd：YAG 激光／TIG 電弧復(fu)合熱源(yuan)在304不銹(xiu)鋼板(ban)（板(ban)厚3mm，試(shi)板(ban)尺寸(cun)100mm×150mm）上進行堆焊(han)(han)(han)試(shi)驗。來了(le)解脈沖Nd：YAG激光/TIG電弧復(fu)合熱源(yuan)堆焊(han)(han)(han)過(guo)程中激光功(gong)率、激光束離焦(jiao)量(liang)和焊(han)(han)(han)接(jie)速度對焊(han)(han)(han)縫形貌、熔(rong)深和熔(rong)寬(kuan)的影響。
焊接設(she)備采(cai)用(yong)JHM-1GXY-400X型(xing)(xing)脈沖Nd YAG 激(ji)光(guang)(guang)器和TIG WP300焊機(ji)。JHM-1GXY-400X型(xing)(xing)激(ji)光(guang)(guang)器最(zui)大輸出功率(lv)500W，經焦(jiao)(jiao)距70mm的(de)透(tou)鏡聚(ju)焦(jiao)(jiao)后可(ke)獲得(de)直徑(jing)0.2mm的(de)焦(jiao)(jiao)斑。TIG WP300焊機(ji)最(zui)大電流300A。采(cai)用(yong)旁軸復合的(de)激(ji)光(guang)(guang)后置式(shi)進行堆焊。堆焊過程中采(cai)用(yong)氬氣對(dui)激(ji)光(guang)(guang)頭、TIG焊槍及工件高溫區域進行保護。
試驗參數均為：TIG電(dian)流I，＝190A，TIG電(dian)壓U1＝11～12V，泵浦燈電(dian)流IL＝190A，激(ji)光束離焦量e＝-1mm，激(ji)光脈沖頻率f＝15Hz，脈寬b＝2.5ms，熱(re)源間距(ju)d＝0.5mm，焊接(jie)速度u＝25cm/min（此組參數下激(ji)光功率為350W）。
試驗結果與分析(xi)：
1. 三種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)形(xing)貌、熔(rong)(rong)深(shen)和(he)(he)熔(rong)(rong)寬(kuan)(kuan)的(de)比(bi)較。單一(yi)TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)、單一(yi)激(ji)光(guang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)和(he)(he)激(ji)光(guang)／TIG復合(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)三種情況下(xia)得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)形(xing)貌如圖(tu)3-61所(suo)示：單一(yi)TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)得(de)(de)到(dao)(dao)典型熱(re)(re)導焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)深(shen)寬(kuan)(kuan)比(bi)很小；激(ji)光(guang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熔(rong)(rong)寬(kuan)(kuan)很小，熔(rong)(rong)深(shen)很大，深(shen)寬(kuan)(kuan)比(bi)約(yue)為TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)12倍；復合(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)寬(kuan)(kuan) 圖(tu)3-61 不同焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)源得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)形(xing)貌度和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熔(rong)(rong)深(shen)都明顯增大，形(xing)成了(le)(le)“釘頭”形(xing)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)形(xing)貌。三者的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)面(mian)積(ji)分(fen)別(bie)為0.6m㎡、1.1m㎡和(he)(he)2.4m㎡，復合(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)面(mian)積(ji)比(bi)兩(liang)種熱(re)(re)源單一(yi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)橫(heng)截(jie)(jie)面(mian)面(mian)積(ji)之和(he)(he)還要(yao)大0.7m㎡左右(you)，可見兩(liang)種熱(re)(re)源復合(he)(he)后產生了(le)(le)“1＋1＞2”的(de)效應。
2. 激(ji)光(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)對(dui)復(fu)合(he)(he)焊縫(feng)(feng)形(xing)貌、熔(rong)(rong)深和(he)(he)熔(rong)(rong)寬(kuan)的(de)(de)(de)影響。在(zai)其他工藝(yi)參數不變的(de)(de)(de)條件(jian)下(xia)改變激(ji)光(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)（P2）為(wei)70W、210W和(he)(he)350W進行復(fu)合(he)(he)焊接，這(zhe)三(san)種情況焊縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)橫截面(mian)(mian)(mian)面(mian)(mian)(mian)積(ji)依次為(wei)1.07m㎡、1.68m㎡和(he)(he)2.34m㎡，復(fu)合(he)(he)熱源的(de)(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)分別為(wei)520W、660W和(he)(he)800W。這(zhe)三(san)種情況下(xia)單位熱源功(gong)(gong)率(lv)(lv)形(xing)成的(de)(de)(de)焊縫(feng)(feng)橫截面(mian)(mian)(mian)面(mian)(mian)(mian)積(ji)依次為(wei)2.06m㎡/kW，2.55m㎡／kW和(he)(he)2.96m㎡/kW，從(cong)圖(tu)3-62可見。表明隨著(zhu)激(ji)光(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)，復(fu)合(he)(he)熱源的(de)(de)(de)熱功(gong)(gong)率(lv)(lv)也(ye)增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)，這(zhe)是因(yin)為(wei)激(ji)光(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)時(shi)小孔效應更加(jia)顯著(zhu)，而且激(ji)光(guang)(guang)對(dui)TIG電弧(hu)的(de)(de)(de)穩弧(hu)和(he)(he)壓縮作用會(hui)增(zeng)(zeng)強，從(cong)而使電弧(hu)能量(liang)密度增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)。同時(shi)從(cong)圖(tu)3-63中可以看到(dao)，當激(ji)光(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)從(cong)70W增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)到(dao)350W時(shi)熔(rong)(rong)深的(de)(de)(de)變化很顯著(zhu)，從(cong)約0.9mm增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)到(dao)約2.0mm，增(zeng)(zeng)加(jia)了約110％，而熔(rong)(rong)寬(kuan)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)幅(fu)相對(dui)小些，只有20％。總(zong)之，激(ji)光(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)時(shi)，復(fu)合(he)(he)焊焊縫(feng)(feng)深和(he)(he)熔(rong)(rong)寬(kuan)均增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)，復(fu)合(he)(he)焊焊縫(feng)(feng)橫截面(mian)(mian)(mian)面(mian)(mian)(mian)積(ji)增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)，復(fu)合(he)(he)熱源熱效率(lv)(lv)也(ye)增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)。
3. 激光(guang)束離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)對(dui)(dui)復合(he)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)形貌(mao)、熔(rong)(rong)深和(he)熔(rong)(rong)寬的影響在(zai)離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)分別為5、2、-1和(he)-3四(si)種情況下進行堆焊(han)(han)(han)試驗，從圖(tu)3-64中(zhong)可(ke)以看出，離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)對(dui)(dui)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)橫(heng)截面(mian)形貌(mao)有非常顯著的影響：在(zai)離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)e＝5mm時(shi)(shi)，由于(yu)工(gong)件(jian)表面(mian)激光(guang)光(guang)斑直(zhi)徑過圖(tu)3-64 離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)對(dui)(dui)復合(he)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)橫(heng)截面(mian)形貌(mao)的影響大(da)，能(neng)量(liang)(liang)(liang)密(mi)度較低不足產(chan)生小孔效應，此時(shi)(shi)的焊(han)(han)(han)接模式為熱傳導焊(han)(han)(han)接；離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)e＝2mm時(shi)(shi)，工(gong)件(jian)表面(mian)光(guang)斑直(zhi)徑減(jian)(jian)小，功率密(mi)度有所增大(da)，因此形成(cheng)了(le)錐狀的焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)橫(heng)截面(mian)形貌(mao)；離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)e＝-1mm時(shi)(shi)得到的熔(rong)(rong)深最大(da)；離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)e＝-3mm時(shi)(shi)也(ye)形成(cheng)了(le)典型的釘頭焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)，其焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熔(rong)(rong)深和(he)離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)(liang)為e＝-1mm時(shi)(shi)相比(bi)有所減(jian)(jian)少。
激光離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)對復合(he)焊焊縫熔深(shen)(shen)和熔寬尺寸的(de)(de)影(ying)響如圖(tu)3-65所示(shi)，離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)從(cong)(cong)-3mm增(zeng)(zeng)加到5mm的(de)(de)過(guo)程中(zhong)，焊縫熔深(shen)(shen)先增(zeng)(zeng)大(da)，在離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)為(wei)-1mm時(shi)達到最(zui)大(da)，然后隨著離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)的(de)(de)進一步增(zeng)(zeng)大(da)焊縫熔深(shen)(shen)開始(shi)減小(xiao)(xiao)；焊縫熔寬隨離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)的(de)(de)變化(hua)趨勢與(yu)熔深(shen)(shen)相(xiang)同，隨著離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)從(cong)(cong)-3mm增(zeng)(zeng)大(da)到5mm，焊縫熔寬也在離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)為(wei)-1mm時(shi)增(zeng)(zeng)加到最(zui)大(da)，然后隨著離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)的(de)(de)進一步增(zeng)(zeng)大(da)而減少，從(cong)(cong)圖(tu)3-65還可以看到，離(li)焦(jiao)量(liang)(liang)變化(hua)會導致復合(he)焊焊縫熔深(shen)(shen)發生較大(da)幅度(du)變化(hua)，而焊縫熔寬的(de)(de)變化(hua)幅度(du)則(ze)相(xiang)對較小(xiao)(xiao)。
在圖(tu)3-64四(si)種(zhong)情況下焊縫橫截面(mian)(mian)面(mian)(mian)積測量(liang)(liang)結果依次為0.94m㎡、1.29m㎡、2.37m㎡和1.66m㎡。即(ji)隨著(zhu)離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)從-3mm增(zeng)(zeng)大(da)(da)到5mm，復(fu)合熱源熱效(xiao)率先增(zeng)(zeng)大(da)(da)，離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)為-1mm時達到最(zui)大(da)(da)，然后隨著(zhu)離(li)(li)焦(jiao)量(liang)(liang)的進一步增(zeng)(zeng)大(da)(da)而(er)減小(xiao)。
4. 焊(han)(han)(han)(han)接速度對(dui)復合(he)焊(han)(han)(han)(han)縫形貌(mao)、熔(rong)深(shen)(shen)和熔(rong)寬的(de)影響(xiang)(xiang)。在其他工藝參數保持不變(bian)，焊(han)(han)(han)(han)接速度分別為35cm／min、25cm／min和15cm／min的(de)條件下(xia)分別進行焊(han)(han)(han)(han)接試驗(yan)，對(dui)焊(han)(han)(han)(han)縫形貌(mao)、熔(rong)深(shen)(shen)和熔(rong)寬進行測(ce)量：圖(tu)3-66中可以(yi)看出，隨著焊(han)(han)(han)(han)接速度的(de)減(jian)小，焊(han)(han)(han)(han)縫熔(rong)深(shen)(shen)和熔(rong)寬都明顯增大(da)，當焊(han)(han)(han)(han)接速度為15cm／min時，試板幾乎(hu)熔(rong)穿(chuan)；圖(tu)3-67所示為焊(han)(han)(han)(han)接速度對(dui)復合(he)焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)縫熔(rong)深(shen)(shen)和熔(rong)寬的(de)影響(xiang)(xiang)，焊(han)(han)(han)(han)接速度從15cm／min增大(da)到35cm／min時，復合(he)焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)縫熔(rong)深(shen)(shen)變(bian)化較大(da)，而焊(han)(han)(han)(han)縫熔(rong)寬的(de)變(bian)化則(ze)相對(dui)較小。
圖3-67中三種情況下焊縫截面面積依次為1.88m㎡、2.37m㎡和3.45m㎡。除了焊接速度外，三種情況下的其他工藝參數相同，為了消除熱輸入變化對焊縫橫截面面積的影響，計算了這三種情況下復合焊縫橫截面面積與焊接速度的乘積，結果依次為658mm3/min、592.5mm3/min 和517.5mm3/min，即截面面積與焊接速度的乘積是隨復合熱源焊接速度減少而降低，可見隨著焊接速度的減小，雖然復合焊焊縫橫截面積是不斷增大，但是復合熱源的熱效率是不斷減少的。
總(zong)之，焊(han)接速度減(jian)小時，復合焊(han)縫熔深、熔寬和焊(han)縫橫截面面積都增大(da)。
復(fu)合焊接(jie)的主(zhu)要優點如下(xia)：
1. 焊(han)接能量集中(zhong)，焊(han)接速度快，熔深大(da)，比(bi)單純(chun)激(ji)光焊(han)或電弧焊(han)都好。
2. 電(dian)弧過程穩(wen)定，既(ji)使在(zai)小(xiao)電(dian)流條件(jian)下施焊(han)，也能穩(wen)定地(di)焊(han)接。
3. 對接頭間(jian)隙(xi)不敏感(gan)，比(bi)激光焊好得(de)多。
4. 可以通過焊(han)絲來改(gai)善(shan)焊(han)縫的性能，比激光焊(han)優越(yue)。
5. 焊縫成形(xing)美觀、單位熱輸(shu)入低，焊接變形(xing)小，焊后矯(jiao)正(zheng)量小與激光焊相當(dang)。
6. 復合焊接是一種高效率低成(cheng)本優質焊縫(feng)的(de)焊接工藝。
激光-電弧(hu)復合焊的種(zhong)類(lei)(lei)比較多，可(ke)以根據產(chan)品的類(lei)(lei)別、材質(zhi)和厚(hou)度進行選用(yong)。其(qi)種(zhong)類(lei)(lei)有：
1. 百瓦級激光能量＋電弧復(fu)合
熱源顯(xian)示為電(dian)弧(hu)的(de)特性，激光(guang)(guang)功率(lv)能(neng)量比(bi)較小（W≤500），激光(guang)(guang)主要起穩(wen)弧(hu)和壓縮電(dian)弧(hu)、提高(gao)電(dian)弧(hu)能(neng)量利(li)用率(lv)的(de)作用，多用于激光(guang)(guang)＋鎢極氣體保(bao)護電(dian)弧(hu)的(de)復合焊接(jie)，比(bi)較適合對薄(bo)板的(de)焊接(jie)。
2. 千瓦級激光能量＋電弧復合
熱源(yuan)兼有(you)激光和電弧(hu)特性，能(neng)夠(gou)充分利用(yong)二者(zhe)的優點(dian)，多(duo)用(yong)于(yu)激光＋MIG／MAG電弧(hu)的復合(he)(he)焊。適用(yong)于(yu)鋁合(he)(he)金(jin)、鎂合(he)(he)金(jin)、碳鋼(gang)、不銹(xiu)鋼(gang)、低合(he)(he)金(jin)高強(qiang)鋼(gang)和超高強(qiang)鋼(gang)等材料(liao)的焊接。
3. 萬瓦(wa)級激光(guang)能量＋電弧復合
熱源顯示激光的特點，具有較大的焊縫熔寬比，大多采用大功率CO2激光與MAG焊的復合。它難于實現全位置焊接，主要用于船板等大厚度的焊接，設備投資較大。
激光-電弧復(fu)合焊(han)(han)接(jie)工藝是一種具(ju)有遠大前途的(de)工藝方(fang)法(fa)，已在造船、汽車等領域大厚度(du)高(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)板的(de)焊(han)(han)接(jie)中得(de)到成功的(de)應用(yong)。例如，用(yong)焊(han)(han)接(jie)熱軋高(gao)強(qiang)鋼(gang)，熔(rong)深可達15mm，而(er)變(bian)形(xing)量僅為普通(tong)焊(han)(han)接(jie)的(de)1／10；焊(han)(han)接(jie)板厚為6mm的(de)T型(xing)接(jie)頭(tou)，焊(han)(han)接(jie)速度(du)可達3m／min，達到了(le)焊(han)(han)接(jie)速度(du)快、變(bian)形(xing)小(xiao)、質量高(gao)和間隙敏感(gan)性低的(de)要求。
