激光一电弧复合焊接头研究进展 汪 苏，沈忠睿 （北京航空航天大学，北京１００１９１） 摘要：简述了当前国内外激光一电弧复合焊接研究的现状，对典型的激光一电弧复合焊接头做了详细 对比，并根据不同的复合方式分别介绍了旁轴及同轴复合２种结构，给出了各种复合结构的优点与不足。 最后介绍了自行研制的旋转双焦点激光一电弧复合头，并验证了旋转双焦点激光一电弧复合焊的优点。 关键词：激光一电弧复合焊；旋转双焦点；焊接接头 中图分类号：ＴＧ ４５３ 文献标志码：Ａ ｒ－ａｒｃ Ｈｙｂｒｉｄ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｈｅａｄ Ｄｅｓｉｇｎ ＷＡＮＧ Ｓｕ。ＳＨＥＮ Ｚｈｏｎｇｒｕｉ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ￣（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ－ａｒｃ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ，ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｋｅｙ ｌａｓｅｒ－ａｒｃ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｈｅａｄｓ ａｒｅ ｍａｄｅ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｂｏｔｈ ｏｆ ｓｉｄｅ－ａｘｉｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｃｏａｘｉａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｒｏｔａｒｙ－ｔｗｉｎ ｆｏｃｕｓ ｌａｓｅｒ－ａｒｃ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｈｅａｄ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｒｏｔａｒｙ－ｔｗｉｎ ｆｏｃｕｓ Ｌａｓｅｒ－ ａｒｃ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ａｒｅ ｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌａｓｅｒ－ａｒｃ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ，Ｒｏｔａｒｙ－ｔｗｉｎ ｆｏｃｕｓ，Ｗｅｌｄｉｎｇ ｈｅａｄｓ 激光一电弧复合焊接作为一种焊接新技术，不仅 具有高功率密度、低热输入量等优点，而且焊接质量 焊接方法。激光复合焊接技术已在航空航天、汽车 制造、造船、核电设备等领域得到广泛应用，成为了 研究最多最广泛的复合焊接方法。目前国内外很多 好、速度快，提高了电光能量转换效率和利用率，使 得焊接过程更加稳定。与传统的ＴＩＧ焊、ＭＩＧ焊 公司都在研制激光一电弧复合焊接的设备。 相比，它是一种功能多、适应性强、可靠性高的精密 ； ｅ晶 ｅ石 ［２］Ｈｅ Ｘｉａｏｃｏｎｇ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｌａｐ－ｊｏｉｎｔｅｄ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ ｂｅａｍｓ［Ｊ］．Ｋｅｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００９， ４１３－４１４：７３３－７４０． ［８３ Ｈａｎ Ｌ，Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｏｕ Ａ，Ｙｏｕｎｇ Ｋ Ｗ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈｅｈａｖ— ｉｏｕｒ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇ ｒｉｖｅｔｅｄ ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ ｊｏｉｎｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，２００７，２８： ２０２４—２０３３． ［３３ Ａｔｚｅｎｉ Ｅ，Ｉｐｐｏｌｉｔｏ Ｒ，Ｓｅｔｔｉｎｅｒｉ Ｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｎｕ— ｍｅｒｉｃａｌ ａｐｐｒａｉｓａｌ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇ ｒｉｖｅｔｉｎｇ［Ｊ－１．ＣＩＲＰ Ａｎｎａｌｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，５８：１ ７—２Ｏ． ［９］Ｐｏｒｃａｒｏ Ｒ，Ｌａｎｇｓｅｔｈ Ｍ，Ｈａｎｓｓｅｎ Ａ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ｃｒａｓｈｗｏｒ— ｔｈｉｎｅｓｓ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇ ｒｉｖｅｔｅｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｍｐａｃｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，３５：１２５１—１２６６． ［４］Ｐｏｒｃａｒｏ Ｒ，Ｈａｎｓｓｅｎ Ａ Ｇ，Ｌａｎｇｓｅｔｈ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇ ｒｉｖｅｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ：Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａ— ［１Ｏ］ｌｙｅｒ Ｋ，Ｈｕ ｓ Ｊ，Ｂｒｉｔｔｍａｎ Ｆ Ｌ，ｅｔ ａ１．Ｆａｔｉｇｕｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ－ ａｎｄ ｄｏｕｂｌ－ｒｅｉｖｅｔ ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇ ｒｉｖｅｔｅｄ ｌａｐ ｊｏｉｎｔｓ ＥＪ］．Ｆａｔｉｇｕｅ ａｎｄ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００５， ｔｉｏｎ［－Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６， １７１：１０—２Ｏ． ［５］Ｐｏｒｃａｒｏ Ｐ，Ｈａｎｓｓｅｎ Ａ，Ｌａｎｇｓｅｔｈ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ａ ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇ ｒｉｖｅｔｅｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｑｕａｓｉ—ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ２８（１１）：９９７—１００７． ［１１］Ｃｈｅｎ Ｙ Ｋ，Ｈａｎ Ｌ，Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｏｕ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｆｒｅｔｔｉｎｇ ｗｅａｒ ｉｎ ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇ ｒｉｖｅｔｅｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｈｅｅｔ［Ｊ］．ｗｅａｒ， ２００３，２５５：１４６３—１４７０． ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌｉｄｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ， ２００６，４３：５１１０—５１３１． ［６］Ｂｏｕｃｈａｒｄａ Ｐ Ｏ，Ｌａｕｒｅｎｔａ Ｔ，Ｔｏｌｌｉｅｒ Ｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ— ｉｎｇ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｅ ｒｉｖｅｔｉｎｇ—Ｆｒｏｍ ｒｉｖｅｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ［１２］Ｒａｏ Ｓ Ｓ．机械振动［Ｍ］．４版．李欣业，张明路，译．北 京：清华大学出版社，２００９． ｄｏｗｎ ｔｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ— ｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，２０２：２９０－３００． 作者简介：董标（１９８１一），男，硕士研究生，研究方向为自冲铆 接头动力学研究。 ［７］Ｈａｎ Ｌ，Ｙｏｕｎｇ Ｋ Ｗ，Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｏｕ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｒｅ－ｓｔｒａｉｎｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｐｉｅｒｃｉｎｇ ｒｅ— 收稿日期：２０１０年５月２７日 ｖｅｔｅｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｈｅｅｔｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，２００６， ２７：１１Ｏ８—１１１３． 责任编辑王亚昆 ・５４・ 《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究２０１０年 第ｌ１期 １激光一电弧复合焊接加工头的国内外设计 方案及存在的问题 激光以其显著特点使得焊接技术成为先进制造 技术中的一种，并在航空航天、汽车制造、造船等行 业得到广泛应用，是先进连接技术的重点发展方向 之～。随着铝、钛合金在尖端武器装备研制和航空 制造业中的广泛应用，传统焊接方法已不能满足实 际生产的需求，常规的激光焊接由于各种因素而受 到局限，特别是焊接铝、钛合金对激光的利用率低， 图３ ＣＯ２激光一ＴＩＧ复合焊装置 大熔深焊接难以实现，焊接厚板材困难。所以，研制 ＴＩＧ同轴复合焊接头，如图４所示。从光纤出来的 新型焊接头，使之适应铝、钛合金的焊接，对于提高 激光被分为２束，再经过透镜聚焦使得激光的聚焦 国家的尖端武器装备研制水平和航空水平具有非常 点与电弧的辐射点重合。焊接过程中，ＹＡＧ激光一 重要的意义。 ＴＩＧ复合焊接时形成的匙孔直径是单独ＹＡＧ激光 １．１ 激光一电弧旁轴复合结构 焊接的１．５倍，非常有利于气体的逸出，对减少焊缝 鉴于激光－ＭＩＧ电弧复合存在着送丝和熔滴过 中的气孔非常有益［５］。 渡等问题，绝大多数焊接设备都是采用旁轴复合方 日本学者海野富男采用激光从电弧中间穿过的 式进行焊接，图１所示为德国库格勒公司生产的复 方式实现２种热源的同轴复合，该装置采用８根钨 合焊接头。该焊接头采用反射式、直接水冷的方式， 极，在一定直径的圆环上呈４５。均匀分布。钨极分 更易更换光学元件，用于加工的激光功率可超过４０ 别由的电源供电，焊接过程中，根据焊移动的 ｋＷ。图２所示为奥地利Ｆｒｏｎｉｕｓ公司生产的激光一 方向，控制其相应方向上的２对电极工作，形成前后 ＭＩＧ复合焊接头，该焊接头几何尺寸小，应用于焊 方向热源，其同轴复合原理如图５所示。 接车身时，可以确保焊接的可达性；此外该机头具有 聚焦透镜 良好的可拆卸性，便于安装到机器人上，焦距和焊具 有可调功能，调整精度为０．１ ｍｍ。 激光束１ 激光柬２ 电 图４双光束与ＴＩＧ 图５ 多电极ＴＩＧ与激 同轴复合 光同轴复合 我国哈尔滨工业大学陈彦宾教授采用空心钨极 的方法实现激光与ＴＩＧ电弧的同轴复合。电弧在 空心钨极的尖端产生，激光束从钨极中心穿过环状 电弧到达工件表面，其复合原理如图６所示。同轴 图１库格勒公司复合 图２ Ｆｒｏｎｉｕｓ公司复合焊接头 复合时激光从电弧中心穿过，因而没有焊接方向性 焊接头 及安装于机器人 问题，尤其适合于三维零件的焊接。同轴复合的焊 在国内，华中科技大学及大连理工大学设计的 接头调节没有旁轴那么复杂，但是钨极孔径的大小、 复合焊接加工头虽然实现了电弧方向的调节及电弧 角度变化，然而激光聚焦与电弧的一致性仍存在问 激光保护气 题，调节精度难以达到要求，气体保护也不能起到良 好效果Ｌ４］，如图３所示。 １．２激光一电弧同轴复合结构 ＴＩＧ电极的非熔化性使得ＴＩＧ与激光更容易 电弧保护气 实现同轴复合焊接，日本Ｔｉｓｈｉｄｅ与Ｍ．Ｎａｙａｍａ研 制了一种电弧从２束激光中间穿过的ＹＡＧ激光一 图６激光与空心钨极同轴复合原理 《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究 ２０１０年 第１１期 ・５５・ 钨极尖端与工件的距离对焊接质量有较大的影响， 钨极尖端的烧损会严重影响环状电弧的形状，影响 焊接过程的稳定性和焊缝形状 ］。 近年来的研究表明，对于不同的光学头设计结 右移动，如此反射腔整体绕主轴的旋转运动与右侧 沿水平方向直线运动结合使得反射腔的右半部分作 近似椭圆的回转运动，从而实现激光焦点的旋转。 其结构如图９所示。 构，调节电弧与激光的位置形式可有效地改善焊接 适应性，改善焊缝成形。激光同轴复合热源克服了 旁轴复合热源出现作用点分离等缺点。此外，旁轴 热源的工作机头体积较大，对焊接位置和焊接空间 的要求较高，同轴热源在这方面则有很大的改观，但 是同轴热源机头的设计较为复杂，成本高。 主轴旋转装暨 分束镜调节部件 ２旋转双焦点激光复合焊接技术及焊接头 所谓的旋转双焦点激光一电弧复合焊接就是通 过将２束激光按照一定的方式排布或者将１束激光 图９旋转双焦点激光焊接头 分成２束激光后形成２个单独的焦点，在焊接过程 中２个焦点一边以一定的频率绕对称中心轴旋转， 而用于焊接的电弧与焊缝中心始终保持重合状态， 但不进行旋转。如图７所示，焊接头以焊接速度向 前运动，这两者的运动复合起来形成了一个类似螺 旋状轨迹前进，从而实现焊接过程。 ２．２ ＴＩＧ电弧焊夹持 激光与旁轴ＴＩＧ电弧复合焊接时，由于受到 ＴＩＧ焊的倾角、电弧中心与激光焦点间距以及两 热源的高度等因素的影响，所以在设计焊的夹持 机构时这些影响因素成为设计的关键所在。此外课 题组考虑到根据实际焊接工艺需要既能够单独进行 激光或电弧焊接，又能够通过调节实现两热源的复 合焊接，其设计结构如图１Ｏ所示。 水平方向中 距调节平移 图７旋转双焦点激光一电弧复合焊接过程的示意图 ２．１旋转双焦点激光焊接头 旋转双焦点激光焊接头主要是在常规ＣＯ 激 光焊接头的基础上，改变激光的聚焦方式，研究如何 产生２个焦点并使这２个焦点按一定的规律旋转。 图１Ｏ电弧夹持机构 由于ＣＯ。气体激光无法通过光纤传输，只能够利用 各种反射镜进行传输，光路的柔韧性远不及利用光 纤进行传输的方式。因此结 合该课题的研究基础，要实 双焦点激光的旋转使得熔池中匙孔像一个横 截面为近椭圆形的充满金属蒸汽的柱体不断地绕自 身的旋转中心进行旋转。匙孔的旋转带动周围的液 态金属一同旋转，由于旋转液体自身的离心力作用 以及在涡流状态下热交换作用的加强，使得在匙孔 中焦平面附近的匙孔内腔变大。随着匙孔内腔的变 大，熔化的焊缝侧壁的金属也相应增加，与此同时焊 现大功率ＣＯ 激光器旋转 双焦点的焊接目的，该焊接 头的光路采用屋脊式反射镜 作为分光镜、离轴抛物面镜 组成反射系统，如图８所示。图８双焦点光路示意图 缝中熔池表面的弯曲程度变大。因此由激光产生的 焊缝的形状到熔池底部会变得比较宽，从而可以减 小由于激光深熔焊引起的指状熔深。 在旋转机构中，直流电动机为焊接头的旋转提 供动力，通过偏心机构使焊接头反射镜部分绕垂直 入射的激光束旋转，反射腔的左右两部分通过直线 在旋转双焦点激光一电弧复合焊接过程中，由于 双焦点的旋转形成的涡流可以将电弧牢牢的牵引住 并不断的卷人工件材料的内部，这时电弧受到比较 大的压缩，电弧的电流密度加大，因此可以进一步向 ２０１０年 第１１期 轴承连接在一起，由于偏心机构的存在使得反射腔 能绕主轴进行旋转，同时其右半部分沿水平方向左 ・５６・ 《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究材料内部深入。等到电弧到达匙孔的底部，由于匙 孔底部具有比较大的空腔，因此压缩电弧会迅速膨 焊接头很好地实现了激光的分束、旋转以及与电弧 的复合，实现了旋转双焦点激光一电弧复合焊接，并 验证了旋转双焦点激光一电弧复合焊接所具有独特 的优势。另外，本小组所设计的旋转双焦点激光一电 弧复合焊接头结合激光与电弧两者的优点进一步改 善了激光焊接的适应性，为激光电弧复合焊接提供 了一个合理的装置，从而为旋转双焦点激光一电弧复 合焊接的进一步研究提供了实验装置，为激光一电弧 胀，但是由于其中空间的，电弧向各个方向的膨 胀效果可以认为是相等的ｌ１。。。这样电弧到匙孔底 部后对工件的加热范围比较大，因此可以使焊缝底 部的熔宽进一步加大，进一步减小指状熔深，图１１ 所示为不同条件激光一电弧复合焊接焊缝典型的横 断面形状［１ ，其中旋转双焦点激光一电弧复合焊接 焊缝是运用本实验室自行设计的旋转双焦点激光一 ＴＩＧ复合焊接头获得的。 复合焊接的发展做出了贡献。 参考文献 ［１］Ｄｉｌｔｈｅｙ Ｕ，Ｌｕｄｅｒ Ｆ，Ｗｉｅｓｃｈｅｍａｎｎ Ａ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏ— ｎｏｍｉｃａｌ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｂｙ ｓｙｎｅｒｇｉｅｓ ｉｎ ｌａｓｅｒ ａｒｅ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ＥＪ］．Ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ，１９９９，４３（４）：１４卜１５２． 单焦点激光 双焦点激光 旋转双焦点激光 Ｅ２］ＫＩＭ Ｃｈｅｏｌ—Ｈｅｅ．Ｌａｓｅｒ—ｒｏｔａｔｅ ａｒｃ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅｒｅｏｆ ｍｅｔｈｏｄ［Ｐ］．ＷＯ：０７４９９８ Ａ１，２００７． Ｅ３］赫尔特・施陶费尔．用于激光混合式焊接过程的横向喷 气导向装置［Ｐ］．中国专利局：１０１００３１０８Ａ，２００７． Ｅ４］严军．ＣＯ 激光一ＴＩＧ复合焊接工艺与机理研究ＦＤ］．武 汉：华中科技大学，２００６． 图１１ 不同条件激光一电弧复合焊接焊缝截面对比 此外，熔池的凝固过程也和不旋转时不同。由 于旋转双焦点激光一电弧复合焊接的熔池稳定最高 的部位处于焊缝的底部，比不旋转时位置还要偏下。 因此冷却时是熔池周围的金属首先凝固，然后逐步 向焊缝中心方向移动，但是由于中心部位上方温度 较低，因此焊缝上方先凝固，最后凝固的是焊缝中心 Ｅ５］Ｔｉｓｈｉｄｅ，Ｎａｙａｍａ Ｍ．Ｃｏａｘｉａｌ ＴＩＧ－ＹＡＧ ８Ｌ ＭＩＧ—ＹＡＧ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００１，１５（１２）： ９４Ｏ一９４５． 底部。如果在没有旋转的情况下，这样的方式很容 易在焊缝底部形成气孔，比如常规激光焊接。但是 由于双焦点的旋转作用，使得气泡在匙孔还没有消 失之前就已经浮出熔池，因此旋转双焦点激光一电弧 Ｅ６］Ｔａｓｋａｓｈｉ Ａｋａｈａ．Ｌａｓｅｒ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ［Ｐ］．ＵＳ： Ｏ１３４７６８Ａｌ，２００２． Ｅ７］陈彦宾．激光一ＴＩＧ复合热源焊接物理特性研究［Ｄ］．哈 尔滨：哈尔滨工业大学，２００３． ［８］张旭东，陈武柱，双元卿．ＣＯ 激光一ＭＩＧ同轴复合焊方 复合焊接的气孔比率大大下降。研究结果表明，旋 转双焦点激光一电弧复合焊接对氮气孔和氩气孔有 显著的消除效果，随着旋转频率的增加，对熔池的搅 拌越大，越有利于气泡的逸出，焊缝中气孔越少。但 是综合考虑焊缝成形以及功率的要求，应该选用比 较合适的频率和幅度。如果旋转频率和幅度较大， 为了保证熔深，需要适当增加激光功率。 综上可知，相对于常规的激光一电弧复合焊接或 者双焦点激光一电弧复合焊接来说，旋转双焦点激 光一电弧复合焊接的２个旋转着的激光束对焊接熔 法及铝合金焊接的研究［Ｊ］．应用激光，２００５，２５（１）１—３． ［９］倪宇．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［Ｄ］．武汉：华中科技大学，２００４． 作者简介：汪苏（１９５９一），男，教授，主要从事激光焊接技术以 及焊接自动化方面的研究。 收稿日期：２０１０年６月１日 责任编辑王亚昆 池上方的等离子体起到搅拌的作用，从而打破了等 离子体对激光束的负透镜效应，也减少了电弧对激 光的能量吸收和散焦作用。另外，旋转着的双焦点 对焊接熔池起到搅拌作用，使得有害气体更容易逸 出，减少焊接气孔的缺陷；同时激光束均匀地搅拌， 就能防止熔池匙孔的闭合，从而使得激光束更能够 吸引和压缩电弧，电弧也更加稳定，大大提高了能量 密度，增大了熔深。 ３ 结语 本课题组所设计的旋转双焦点激光一电弧复合 《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究２０１０年 第１１期 ・５７・
