激光焊接是一種先進的材料加工方式，以速度快、熔深大、變形小、精度高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。然而，激光在焊接應(yīng)用中依然存在一些不足之處，如對工件精度要求高、熱循環(huán)時間快、易產(chǎn)生裂紋跟氣孔等。激光復(fù)合焊很好地解決了這一難題，它結(jié)合了激光與傳統(tǒng)焊接方式各自的優(yōu)點，逐漸發(fā)展成為一種先進的材料連接技術(shù)，成為科研工作者研究的方向。與激光焊相比，可增大間隙裝配余度和熱效應(yīng)，擴大了激光焊得應(yīng)用范圍，與電弧焊相比，可提高電弧的穩(wěn)定性和功率密度，從而進一步提高焊縫熔深及焊接速度，改善焊接質(zhì)量。光纖激光器作為新一代激光器的代表，開展光纖激光器激光復(fù)合焊技術(shù)研究具有必要性和前瞻性。本研究建立了一套光纖激光器-TIG 復(fù)合焊接
系統(tǒng)，初步驗證了光纖激光-TIG 復(fù)合焊接的可行性及其性能。
1 實驗材料及設(shè)備
試驗采用德國IPG 公司生產(chǎn)的YLR-500 單模光纖激光器，如圖1 所示，激光功率500 W，TIG焊接機采用日本松下TIG 焊機，并使用自制的激光-TIG復(fù)合焊頭及三維工作平臺進行焊接試驗，工作臺及復(fù)合焊頭如圖2 所示。
2 復(fù)合焊對間隙的適應(yīng)性
光纖激光器是一種高光束質(zhì)量的光源，相對于傳統(tǒng)激光光源，光纖激光器的光斑更小，在焊接有間隙的工件時，對工件間隙的敏感程度更高。在有間隙情況下光纖激光器以及光纖激光-TIG 復(fù)合焊焊縫的金相對比如圖3 所示。
圖3 光纖激光及光纖激光-TIG 復(fù)合焊焊接有間隙工件焊縫金相圖對比
激光-TIG 復(fù)合焊相對于單獨激光焊，焊接熔深增加了近兩倍，并且焊縫凹陷減小，更加飽滿，很好的展示了光纖激光-TIG 復(fù)合焊對工件間隙的適應(yīng)能力。光纖激光-TIG 復(fù)合焊接技術(shù)引入了電弧熱源，擴大了熱作用范圍，熔化金屬增多，橋接能力增強，降低了對工件裝配精度的要求，減小了激光焊接技術(shù)應(yīng)用成本，改善了焊縫質(zhì)量，增加了光纖激光焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍。
3 復(fù)合焊對焊接穩(wěn)定性的影響
單獨TIG 焊接易受到環(huán)境因素的影響，尤其是在焊接速度較快時，容易出現(xiàn)咬邊、駝峰等焊接缺陷，而激光-TIG 復(fù)合焊接時，光致等離子體使得電弧穩(wěn)定燃燒并吸引電弧，即使在高速焊接時也不易發(fā)生電弧漂移或拉斷現(xiàn)象。
圖4 TIG 焊與光纖激光-TIG 復(fù)合焊對比