科研进展简报

电弧类型对激光-电弧复合焊接热源协同效应的影响

来源:武汉光电国家研究中心    作者:激光与太赫兹技术功能实验室    发布时间:2018年06月04日

        激光-电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊的优势,具有大熔深、低热输入、高效率和高稳定性等特点,广泛应用于船舶、航空航天、车辆制造等领域。但是,对于其中存在的激光、电弧两种热源之间的协同效应,尤其是定量分析仍然缺乏深入的研究。围绕这一问题,武汉光电国家实验室曾晓雁教授团队的孟云飞博士生和高明教授基于熔化能增量方法对两种激光-电弧复合焊接方式(激光-MIG和激光-TIG)中的热源协同效应进行了定量分析,探讨了电弧类型对激光-电弧相互作用程度的影响,基于等离子体中带电粒子的定向迁移行为分析了差异性产生机理。结果发现,TIG电弧的直流正接方式更有利于促进激光光致等离子体中带电粒子向电弧迁移,进而提高电弧电离度,降低光致等离子体密度和减弱等离子体屏蔽效应,促发形成更强烈的热源协同效应。具体来说,激光-TIG复合焊接中因为热源协同效应增强的熔化能增量最大可达83.6%,约为激光-MIG复合焊接的3.6倍。

        2018年5月25日,该研究成果以论文“Effects of arc types on the laser-arc synergic effects of hybrid welding”发表于Optics Express (2018, vol. 26, No. 11, pp. 14775-14785)。该项工作得到了国家自然科学基金(51475183,51429501和51775206)的资助。

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(a) 激光-TIG复合                    (b) 激光-MIG复合

电弧电磁场分布及其对激光光致等离子体中带电粒子的定向迁移作用