不锈钢激光电弧复合焊工艺探究

采用3kW的CO₂激光-GMAW电弧复合焊接8mm厚的304不锈钢，当激光与电弧间距为2～3mm时，可以避免熔池动荡而促进小孔形成；当激光焦点在金属表面以下时能获得较大熔深，其中短路过渡时约为4～6mm，射滴过渡时约为6～8mm；而采用射滴过渡模式有利于焊接稳定性。保护气体中氦气含量对焊接过程影响较大，氦气的体积分数为30%时，能减少等离子体的形成而降低对激光能量的吸收率，体积分数为30%～40%时，焊接效率较高，而氦气的体积分数高于40%时熔深增加并不明显。

采用3kW的YAG激光-GMAW复合焊接厚20mm的AISI304L不锈钢，在保证电弧能延伸至窄间隙（间隙角度8°～12°）坡口底部的基础上，仅4道焊道完成20mm厚板材的对接焊，焊缝横截面如图3-15所示。发现，激光作用热斑点对电弧有吸引作用，有利于电弧延伸至坡口底部，焊缝变形小、质量优良。间隙1mm、钝边7mm的窄间隙对接坡口，采用YAG激光-GMAW复合焊接方法，在0.9m/min焊接速度下，仅需焊接3道即可实现20mm厚板材的焊接。

图3-15 窄间隙复合对接焊焊缝横截面(www.xing528.com)

采用2kW的YAG激光-GMAW复合焊接厚6mm 1Cr18Ni9Ti不锈钢，发现复合焊缝熔深最高可达激光焊的2倍、GMAW的4倍。随着焊接速度的提高，单独GMAW会出现断弧现象，而复合焊接则比较稳定，激光的加入，增大了熔滴的过渡频率，降低了电弧失稳临界电流，减小了电弧电流及电压的波动。而且复合焊接的电弧短路峰值电流比单GMAW焊的小很多，使复合焊接过程中飞溅大量减少。激光的加入，稳定了短路焊接过程电弧电流、电压的波动，如图3-16所示。

图3-16 GMAW及复合焊电流电压波形图