薄铝合金板的激光辅助MIG复合焊接工艺的制作方法

薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺
技术领域
1.本发明涉及铝合金薄板焊接技术领域。具体地说是薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺。


背景技术：

2.铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀性能好等优点，将其用于替代钢板材料进行焊接可以使结构产品的重量大大减轻，因而铝合金目前被广泛应用于多种具有焊接结构的产品中，比如航空航天、石油化工和电工等行业。但是铝合金在焊接过程中较容易发生氧化，且容易引发气孔、裂纹、烧穿等焊接问题，而导致焊接难度大、焊接速度慢、焊接效率低。
3.目前，在对铝合金进行焊接时使用激光辅助弧焊进行，但由于铝合金的反射率强，大部分激光被反射，导致激光的热输入较少，因此焊接稳定性不易控制，尤其对薄铝合金板(厚度小于或等于3mm)或超薄铝合金板(厚度小于或等于0.5mm)来说，焊接工艺区间较窄，工艺优化困难，焊接过程中更容易出现板材变形、焊接稳定性差、焊缝成型差等问题。
4.对于0.5mm厚的超薄铝合金板来说，其焊接难点主要包括以下几点：(1)由于铝合金焊接性较差且板材过薄，焊接规范较小，对焊接电源及相关配套设备要求较高，超薄铝板的焊接工艺区间较窄，工艺优化困难；(2)超薄铝合金材料的对接需要精准控制焊接热输入，合理的能量输入与控制才能保证熔滴过渡和焊接过程的稳定性；(3)铝合金板材焊接过程中不可避免的要产生变形，而对于超薄铝合金材料而言变形尤为突出，势必导致焊接过程难以进行；(4)对于超薄铝合金材料，焊接过程中的变形量控制至关重要。一方面要在保证焊接质量的前提下尽量降低焊接热输入；另一方面需要在实现稳定焊接过程中尽可能地提高焊接速度。现有的薄板或超薄板铝合金焊接速度通常较低，这就导致薄铝合金板和超薄铝合金板在焊接结构产品中的应用受限。


技术实现要素：

5.为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，以解决现有的铝合金板焊接工艺在焊接薄铝合金板或超薄铝合金板时焊接过程不稳定、焊缝成型效果差、铝合金板变形严重以及焊接速度慢等问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于超薄铝合金板：以厚度小于或等于0.5mm的超薄铝合金板为母材，铝镁合金丝材为焊丝，采用激光在前mig电弧在后的旁轴复合方式进行焊接；焊接时，激光为连续模式或脉冲模式，mig电弧为脉冲模式；
8.对于薄铝合金板：以厚度小于或等于3mm且大于0.5mm的薄铝合金板为母材，铝镁合金丝材为焊丝，采用激光在前mig电弧在后的旁轴复合方式进行焊接；焊接时，激光为连续模式或脉冲模式，mig电弧为非脉冲模式；采用脉冲式激光束辅助mig可以实现激光对mig电弧的微调控，更有利于mig电弧稳定性，保证薄铝合金板的焊接质量。由于0.5mm的铝合金不需要较大的熔深，加之plw3000最小输出功率为全功率的15％，低于此值激光束不稳定，
采用脉冲方式的激光来降低平均输出功率，可以更好地辅助mig电弧。但是采用脉冲激光工艺焊接3mm的铝合金搭接时，会导致无法得到较大熔深。
9.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于超薄铝合金板：激光辅助mig复合热源焊接采用旁轴式复合焊炬；旁轴式复合焊炬由激光焊接头和鹅颈式mig焊枪组成；激光器由天津商科数控技术股份有限公司提供的型号为plw3000的光线激光器，最大输出功率为3kw，连续模式输出下激光波长为1070μm，焦点光斑直径为300μm；采用水冷机对激光器进行冷却；鹅颈式mig焊枪为福尼斯tps2700配件；
10.弧焊电源采用tps2700焊机，mig焊枪枪内保护气体为100％氩气，保护气体的流量为15l/min。通常情况下，铝合金焊接一般采用纯氩气或者是氩气与氦气的混合气体，氦气由于导热性远远高于氩气，因此混合气体下熔深较大，不适用厚度为3mm或0.5mm的薄铝合金板或超薄铝合金板。对于本发明中的薄铝合金板或超薄铝合金板而言，焊接采用100％氩气可以使得电弧稳定、容易引弧。另外，当保护气体流量小于15l/min时，由于气体流量较小，对电弧和熔池保护效果较差，容易产生飞溅及气孔等焊接缺陷；但如果保护气体流量大于15l/min时，由于气体流量较大，容易引起紊流，熔池保护效果不好，熔池金属容易与空气反应，改变接头组织性能。
11.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于超薄铝合金板：
12.焊接时，激光为脉冲模式，mig电弧为脉冲模式；
13.激光器的激光峰值功率为300w，持续时间为10ms；激光基值功率为187w，持续时间为40ms；脉冲频率为20hz，激光离焦量为0【由于铝合金板较薄，小功率激光仅作为辅助热源以辅助电弧稳定燃烧；当采用正离焦量或负离焦量时，激光光斑面积增加，能量密度减小，产生带电粒子量减小，电弧稳定性变差】；激光束的垂直倾斜角度为5
°
【垂直倾斜角即激光束与铝合金板法线的夹角；由于铝合金板对激光的反射率极高，因此在焊接铝合金板时，激光器需要倾斜一定角度，避免激光原路反射烧毁激光头；薄铝合金焊接时，激光束角度若小于5
°
极有可能烧毁激光头，而大于5
°
时，在本发明功率下的激光束很难在铝合金板表面形成蚀点，同时在激光与mig复合下，反射的激光容易作用在焊丝上，并加热熔化焊丝，造成电弧不稳定】；超薄铝合金板焊接的方式为对接；激光在激光辅助mig复合热源焊接过程中主要起到辅助电弧的作用，考虑到铝合金板对激光的吸收率极低，焊接速度慢并且激光仅以能量形式存在；此工艺激光仅作为辅助热源，以热导焊模式为主，因此选用平均功率较低的脉冲激光；激光峰值功率或基值功率太大时，当脉冲频率为20hz,在电弧作用下，激光会实现深熔焊模式，而激光峰值功率或基值功率太小时，激光热导焊模式不稳定。如果激光峰值功率持续时间过长，会导致基值功率持续时间减少，激光平均功率增加，提高带电粒子数量；如果其峰值持续时间降低，就会导致基值持续时间增加，减少带电离子数，而两者的时间比例对电弧稳定性由极大的影响。而当激光峰值功率持续时间为10ms，基值功率持续时间为40ms时，对电弧稳定性效果最好。另外，在焊接速度一定的条件下，脉冲频率高于20hz时，激光作用在母材上热输入增加，导致母材变形量增加；若脉冲频率低于20hz时，激光作用在母材上热输入减少，带电粒子数减少，电弧不稳定。
14.焊接时，脉冲mig焊接电流为19a，电弧电压13.2v，脉冲mig的频率为50hz【脉冲频率为50hz时,是基于脉冲mig焊的熔滴过渡形式的要求，保证一个脉冲至少过渡一个熔滴；若脉冲频率过低会因电弧增大而导致电弧不稳定，并在焊丝与熔池之间发生短路现象；若
脉冲频率过大会导致热输入增加，出现烧蚀问题】；mig焊枪的水平倾斜角度为66
°
【水平倾斜角为焊丝与铝合金板面的夹角】，光丝间距为1mm，mig焊枪导电嘴至铝合金板表面之间的焊丝的伸长量为10mm；焊接速度为1.50m/min。
15.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于超薄铝合金板：
16.焊接时，激光为连续模式，mig电弧为脉冲模式；
17.激光器的功率恒定为300w，激光离焦量为0；激光束的垂直倾斜角度为5
°
；超薄铝合金板焊接的方式为对接；
18.焊接时，脉冲mig焊接电流为19a，电弧电压13.2v，脉冲mig的频率为50hz；mig焊枪的水平倾斜角度为66
°
，光丝间距为1mm，mig焊枪导电嘴至铝合金板表面之间的焊丝的伸长量为10mm；焊接速度为1.50m/min。
19.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于超薄铝合金板：超薄铝合金板为2219铝合金板；2219铝合金中：铜的含量为6.48wt％，锰的含量为0.32wt％，铁的含量为0.23wt％，钛的含量为0.06wt％，硅的含量为0.49wt％，锌的含量为0.04wt％，锆的含量为0.2wt％，余量为铝。
20.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于超薄铝合金板：铝镁合金丝材为er5356焊丝；er5356焊丝中：锰的含量为0.15wt％，硅的含量为0.04wt％，铬的含量为0.07wt％，钛的含量为0.08wt％，镁的含量为5.1wt％，铜的含量≤0.07wt％，锌的含量≤0.01wt％，余量为铝。
21.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于薄铝合金板：激光辅助mig复合热源焊接采用旁轴式复合焊炬；旁轴式复合焊炬由激光焊接头和鹅颈式mig焊枪组成；鹅颈式mig焊枪为福尼斯tps2700配件；激光器由天津商科数控技术股份有限公司提供的型号为plw3000的光线激光器，最大输出功率为3kw，连续模式下激光波长为1070μm，焦点光斑直径为300μm；采用水冷机对激光器进行冷却；
22.弧焊电源为tps2700焊机，mig焊枪枪内保护气体为100％氩气，保护气体的流量为15l/min。
23.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于薄铝合金板：焊接时，薄铝合金板的焊接方式为搭接，薄铝合金板搭接时的倾斜角度为22
°
【搭接倾斜角是指待焊时搭接板与基板交界处，与水平面之间的夹角】；铝合金板厚在不同搭接倾角下焊道的形貌差异很大，搭接角度太大会影响mig焊枪行走，搭接角度太小mig电弧会不稳定，导致液态熔融金属偏向焊道一侧，出现焊缝咬边；激光束与薄铝合金板的夹角为110
°
【即激光束垂直焊缝表面，向焊枪反方向倾斜20
°
；本发明中对于0.5mm的超薄铝合金板采用脉冲模式实现对接，对于3mm的薄铝合金板采用非脉冲模式实现搭接；一般情况下，光纤激光会产生金属蒸汽和等离子体；0.5mm的超薄铝合金板采用脉冲模式激光，它产生的金属蒸汽的量要远低于非脉冲模式3mm的薄铝合金。金属蒸汽在焊接过程中对电弧产生影响，因此在0.5mm超薄铝合金板焊接且脉冲模式激光条件下，可以忽略金属蒸汽的影响，而对于3mm铝合金就需要考虑金属蒸汽的影响，本发明采用改变激光入射角来改变金属蒸汽的运动方向，降低金属蒸汽对电弧的影响】，激光功率为500w，激光离焦量为0；mig焊枪的水平倾斜角度为66
°
，mig电弧电压为19.2v，送丝速度为8.2m/min，焊接速度为1.20m/min；光丝间距为2mm，mig焊枪导电嘴至铝合金板表面之间的焊丝的伸长量为10mm。
24.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于薄铝合金板：薄铝合金板为2219铝合金板；2219铝合金中：铜的含量为6.48wt％，锰的含量为0.32wt％，铁的含量为0.23wt％，钛的含量为0.06wt％，硅的含量为0.49wt％，锌的含量为0.04wt％，锆的含量为0.2wt％，余量为铝；
25.上述薄铝合金板的激光辅助mig复合焊接工艺，对于薄铝合金板：铝镁合金丝材为er5356焊丝；er5356焊丝中：锰的含量为0.15wt％，硅的含量为0.04wt％，铬的含量为0.07wt％，钛的含量为0.08wt％，镁的含量为5.1wt％，铜的含量≤0.07wt％，锌的含量≤0.01wt％，余量为铝。
26.本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
27.1、本发明以厚度为0.5mm的超薄铝合金板为母材，er5356焊丝为焊材，采用激光在前mig电弧在后的旁轴复合方式进行焊接；焊接时，激光为连续模式或脉冲模式激光束，mig电弧为脉冲模式电弧；该焊接工艺焊接过程稳定性好，可以在有效降低超薄铝合金板在焊接过程中的变形量，实现全熔透焊缝，获得上下表面光滑平整的对接焊缝的同时，达到较高的焊接速度(1.50m/min)。
28.2、本发明在对0.5mm的超薄铝合金板进行焊接时，通过控制mig电弧以脉冲模式、辅助连续模式或脉冲模式激光束，并调节脉冲频率、电弧电压、送丝速度、铝合金板与焊枪、激光束之间的倾角以及保护气的流量等工艺参数，使得超薄铝合金板焊接后的焊缝成型效果好，焊接过程稳定性好，超薄铝合金板变形量小且焊接速度快。
29.3、本发明以厚度为3mm的薄铝合金板为母材，er5356焊丝为焊材，采用激光在前mig电弧在后的旁轴复合方式进行焊接；焊接时，激光为连续模式或脉冲模式激光束，mig电弧为连续模式电弧；该焊接工艺也可以有效降低薄铝合金板的变形量，实现全熔透焊缝，在获得上下表面光滑平整的对接焊缝的同时，达到较高的焊接速度(最高可达1.80m/min)。与cmt相比，本发明薄铝合金板的焊接工艺在提高焊接过程稳定性以及焊接速度的基础上，还能够降低焊缝金属填充量，减少余高，增加焊接结构尺寸精度，可以有效的控制余高和焊缝熔宽。
附图说明
30.图1a本发明实施例1焊接工艺得到的超薄铝合金板的焊缝上表面示意图；
31.图1b本发明实施例1焊接工艺得到的超薄铝合金板的焊缝下表面示意图；
32.图2a本发明实施例2焊接工艺得到的超薄铝合金板的焊缝上表面示意图；
33.图2b本发明实施例2焊接工艺得到的超薄铝合金板的焊缝下表面示意图；
34.图3a本发明对比例1焊接工艺得到的超薄铝合金板的焊缝上表面示意图；
35.图3b本发明对比例1焊接工艺得到的超薄铝合金板的焊缝下表面示意图；
36.图4本发明实施例3中激光-mig复合搭接工艺不同激光功率下的焊缝成型示意图(从上至下激光功率依次为200w、350w、500w、1000w、1500w)；
37.图5本发明实施例3中激光-mig复合搭接工艺不同焊接速度下的焊缝成型示意图(从上至下焊接速度依次为20mm/s、30mm/s和40mm/s)；
38.图6本发明实施例3中激光-mig复合搭接工艺不同电弧电压下的焊缝成型示意图(从上至下电弧电压依次为17.2v、18.2v、19.2v、20.2v、21.2v、22.2v)；
39.图7本发明实施例3中激光-mig复合搭接工艺不同送丝速度下的焊缝成型示意图(从上至下送丝速度依次为6.2m/min、8.2m/min和10.2m/min)；
40.图8本发明实施例3中单mig焊缝成型示意图；
41.图9本发明实施例3中采用cmt工艺时不同焊接参数下焊缝成型示意图(表4中序号为1、2和3组)；
42.图10本发明实施例3中采用cmt工艺时不同焊接参数下焊缝成型示意图(表4中序号为4、5和6组)；
43.图11本发明实施例3中采用cmt工艺时不同焊接参数下焊缝成型示意图(表4中序号为7、8和9组)。
具体实施方式
44.实施例1
45.本实施例中超薄铝合金板激光辅助mig复合热源焊接工艺，以厚度为0.5mm的超薄铝合金板为母材，er5356为焊丝，采用激光在前mig电弧在后的旁轴复合方式进行焊接；激光辅助mig复合热源焊接采用旁轴式复合焊炬；旁轴式复合焊炬由激光焊接头和鹅颈式mig焊枪组成；鹅颈式mig焊枪为福尼斯tps2700配件；光纤激光器由天津商科数控技术股份有限公司提供；超薄铝合金板为2219铝合金板；2219铝合金中：铜的含量为6.48wt％，锰的含量为0.32wt％，铁的含量为0.23wt％，钛的含量为0.06wt％，硅的含量为0.49wt％，锌的含量为0.04wt％，锆的含量为0.2wt％，余量为铝；er5356焊丝中：锰的含量为0.15wt％，硅的含量为0.04wt％，铬的含量为0.07wt％，钛的含量为0.08wt％，镁的含量为5.1wt％，铜的含量≤0.07wt％，锌的含量≤0.01wt％，余量为铝。
46.焊接时，激光为脉冲模式，mig电弧为脉冲模式。本实施例中所用的低功率光纤激光器plw3000【由天津商科数控技术股份有限公司生产的型号为plw3000的激光器】提供，其最大输出功率为3kw、连续模式下激光波长为1070μm、焦点光斑直径为300μm；采用水冷机对激光器进行冷却；弧焊电源采用奥地利fronius公司生产的tps2700焊机，mig焊枪枪内保护气体为100％氩气，保护气体的流量为15l/min。
47.焊接时，激光器的激光峰值功率为300w，持续时间为10ms，激光基值功率为187w，持续时间为40ms，脉冲频率为20hz，激光离焦量为0；激光束的垂直倾斜角度为5
°
；超薄铝合金板焊接的方式为对接。焊接时，脉冲mig焊接电流为19a，电弧电压13.2v，脉冲mig的频率为50hz；mig焊枪的水平倾斜角度为66
°
，光丝间距为1mm，mig焊枪导电嘴至铝合金板表面之间的焊丝的伸长量为10mm；焊接速度为1.50m/min。
48.实施例2
49.本实施例中超薄铝合金板激光辅助mig复合热源焊接工艺与实施例1的区别仅在于：激光束为连续模式激光束，且焊接时，激光器的功率恒定在300w。其它焊接操作方法、工具、原料和工艺参数均与实施例1相同。
50.对比例1
51.本对比例中超薄铝合金板激光辅助mig复合热源焊接工艺与实施例2的区别仅在于：mig电弧为连续模式电弧，且焊接速度为0.9mm/min。其它焊接操作方法、工具、原料和工艺参数均与实施例2相同。
52.图1a和图1b分别为采用实施例1的焊接工艺焊接得到的超薄铝合金板的焊缝上表面和下表面的成型情况图。图2a和图2b分别为采用实施例2的焊接工艺焊接得到的超薄铝合金板的焊缝上表面和下表面的成型情况图；图3a和图3b分别为采用对比例1的焊接工艺焊接得到的超薄铝合金板的焊缝上表面和下表面的成型情况图。
53.从图3a和图3b中可以看出，由于铝合金板的焊接性较差并且板材过薄，在较小mig焊接电流(19a)，熔滴过渡行为不规律、不稳定，且在焊接过程中易形成大滴状熔滴，焊接过程不稳定。连续模式激光-直流mig复合热源焊接无法获取较好的焊缝成形。
54.从图2a和图2b中可以看出，采用连续模式激光-脉冲mig复合热源焊接工艺，能够获取良好的平板对接焊缝成形，焊缝上下表面光滑平整，焊缝上表面具有均匀的鱼鳞纹；熔深达到了0.4mm以上，可以实现全熔透焊缝。这说明通过电弧脉冲的引入，在加以小功率激光束的辅助，能够精准控制控制焊接热输入，稳定熔滴过渡过程，并且实现规律的熔滴过渡行为，因此连续模式激光-直流脉冲mig复合热源焊接可以在较高的焊接速度下获得稳定的焊接过程，从而能够获取良好的焊缝成形。从图1a和图1b中可以看出，采用脉冲激光-脉冲mig复合热源焊接工艺，能够获取良好的平板对接焊缝成形。与连续模式激光-脉冲mig复合热源焊接工艺对比可以看出，通过脉冲激光的加入，能够在更大的范围控制焊接热输入，进一步降低工件变形的同时减小焊缝熔宽。
55.实施例3
56.本实施例中薄铝合金板的激光-mig复合热源焊接工艺，以厚度为3mm的超薄铝合金板为母材，er5356作为焊丝，采用激光在前mig电弧在后的旁轴复合方式进行焊接；激光辅助mig复合热源焊接采用旁轴式复合焊炬；旁轴式复合焊炬由激光焊接头和鹅颈式mig焊枪组成；鹅颈式mig焊枪为福尼斯tps2700配件；光纤激光器由天津商科数控技术股份有限公司提供；超薄铝合金板为2219铝合金板；2219铝合金中：铜的含量为6.48wt％，锰的含量为0.32wt％，铁的含量为0.23wt％，钛的含量为0.06wt％，硅的含量为0.49wt％，锌的含量为0.04wt％，锆的含量为0.2wt％，余量为铝；er5356焊丝中：锰的含量为0.15wt％，硅的含量为0.04wt％，铬的含量为0.07wt％，钛的含量为0.08wt％，镁的含量为5.1wt％，铜的含量≤0.07wt％，锌的含量≤0.01wt％，余量为铝。
57.焊接时，激光为连续模式，mig电弧为脉冲模式。本实施例中所用的光纤激光器由天津商科数控技术股份有限公司提供，其型号为plw3000，最大输出功率为3kw，连续模式下激光波长为1070μm，焦点光斑直径为300μm；采用水冷机对激光器进行冷却；弧焊电源采用tps2700焊机，mig焊枪枪内保护气体为100％氩气，保护气体的流量为15l/min。
58.焊接时，薄铝合金板的焊接方式为搭接，薄铝合金板搭接时的倾斜角度为22
°
；激光束与薄铝合金板的夹角为110
°
，激光离焦量为0；mig焊枪的水平倾斜角度为66
°
；光丝间距为2mm，mig焊枪导电嘴至铝合金板表面之间的焊丝的伸长量为10mm；在上述参数条件下，改变激光功率分别为200w、350w、500w、1000w和1500w，改变mig电弧电压分别为17.2v、18.2v、19.2v、20.2v、21.2v和22.2v，送丝速度为6.2m/min、8.2m/min和10.2m/min，焊接速度为1.20m/min、1.80m/min和2.40m/min，分别研究不同参数条件下薄铝合金板焊接时的焊缝成型情况。
59.1、激光功率对焊缝成型的影响
60.表1
[0061][0062]
如图4所示为不同激光功率下3mm铝合金激光-mig复合热源搭接焊缝成型，激光功率分别选取200w、350w、500w、1000w、1500w，其焊接参数如表1所示，当激光功率小于500w时，其焊缝成型如图4中(1)、(2)所示，其焊缝成型在焊趾处出现咬边缺陷。当激光功率为500w时，焊缝成型相对较佳。随着激光功率的继续增加，当激光功率大于500w时，如图4中(4)和(5)所示，焊缝表面成型无明显变化。从中可以看出，当激光功率从500w开始增加时，由于铝合金的高度反射作用使其对焊缝成型的影响不在发生变化，500w的激光能够起到稳定电弧和熔滴过渡的作用；故最佳的激光功率应选取500w。
[0063]
2、焊接速度对焊缝成型的影响
[0064]
表2
[0065][0066]
如图5所示为不同焊接速度下的焊缝成型，其焊接参数如表2所示，通过对比图5可以发现，随着焊接速度的增加，其焊缝熔宽变窄，焊缝成型变差，当焊接速度为2.40m/min时，焊缝边缘出现金属飞溅，焊缝成型最差，而图5中的(1)和(2)的焊接速度为1.20m/min和1.80m/min，从中可以看出二者的焊缝成型均良好，故焊接速度可以达到1.20m/min～1.80m/min的范围。
[0067]
3、电弧电压对焊缝成型的影响
[0068]
表3
[0069][0070]
为了进一步优化焊缝成型，调整了mig电弧电压。图6为不同电弧电压下的激光-mig复合热源搭接焊缝成型，其对应的焊接参数如表3所示。从图中可以看出，随着电弧电压的增大，其焊缝表面越来越光滑，当焊接电压为19.2v时，焊缝成型最佳，图6中的(3)。继续增加电弧电压，发现焊缝金属填充了变大，熔宽变宽；当增加到21.2v时，焊缝周边出现细小的金属颗粒，飞溅增大；当焊接电压为22.2v时，其热输入过大，焊缝出现塌陷，故最佳的焊接电压为19.2v。
[0071]
4、送丝速度对焊缝成型的影响
[0072]
表4
[0073][0074]
图7为不同送丝速度下激光-mig复合热源搭接焊缝成型，其焊接参数如表4所示。对比观察焊缝成型可以发现，对于3mm厚的铝板，其焊缝金属的填充量为8.2m/min最为适合，当送丝速度为6.2m/min时焊缝未填满，当送丝速度为10.2m/min时，填充金属过渡，其焊缝余高高于上板，故送丝速度为8.2m/min时较为合适。
[0075]
综上，对于3mm的铝合金板搭接焊而言，采用激光-mig复合热源搭接的最佳焊接参数为：铝合金板倾斜角度为22
°
、激光倾斜角度为110
°
、焊枪倾斜角度为66
°
、保护气采用纯氩气(气体流量为15l/min)、焊接速度1.20m/min、激光功率500w、送丝速度8.2m/min、电弧电压19.2v。
[0076]
本发明研究人员采用单mig焊接方法对3mm厚的铝合金进行焊接，焊接时的焊接速度为0.48m/min，改变焊接电流为120a至140a，其他工艺参数与本实施例中采用激光-mig复合热源搭接的最佳焊接参数相同。图8为焊接电流分别为120a、130a、140a时焊接得到的焊缝成型情况示意图。当焊接电流为120a时，其焊缝出现咬边缺陷，当焊接电流为140a时，焊缝熔宽过宽，其熔滴过渡形式由短路过渡夹杂射滴过渡，飞溅增大，故焊接电流为130a时的焊缝成型最佳，但此时焊接速度较低，焊缝成型整体不如采用本实施例中激光-mig复合热源搭接工艺参数的成型效果。上述试验结果表明，单mig焊接方法在焊接速度较低条件下获
得的焊缝成形仍不如采用本实施例中激光-mig复合热源搭接工艺参数在较高焊接速度下的成型效果
[0077]
另外，本发明研究人员采用cmt焊接工艺对3mm厚的铝合金进行焊接，焊接试验采用两因素三水平进行全因子试验，试验参数如表5所示，试验采用焊枪倾角为30
°
，采用纯氩气作为保护气体，气流量为15l/min，共进行9组试验。
[0078]
表5中焊接参数对应的焊缝成型如图9、10、11所示，未给出背面焊缝成型的皆未焊透。当焊接速度一定时，随着焊接电流的增大，cmt焊缝熔宽增加，其背面焊缝成型也逐渐熔透，且这种趋势随着热输入的增大而增大，如序号3、6、9的焊缝成型及背面焊缝成型。
[0079]
当焊接电流一定时，随着焊接速度的增加，其熔宽变窄，当焊接电流为110a时，只有0.48m/min的焊接速度下的焊缝成型良好，而序号为4、7的焊缝成型由于热输入不足导致焊缝出现未融合、咬边等缺陷。当焊接电流为130a时，随着焊接速度的增加，序号2的背面焊缝成型熔透，而序号8的背面焊缝成型未完全熔透，序号5的焊缝成型刚刚出现熔透的迹象；当焊接单流为150a时，其背面焊缝成型皆熔透，不利于结构的尺寸要求。最终，对于3mm铝合金板材，cmt搭接最佳参数为：焊接电流为130a，焊接速度为0.60m/min，如图10所示。因此，采用cmt焊接工艺对3mm后铝合金板进行搭接焊接，其焊接速度仅达到0.60m/min，远远低于本实施例中激光-mig复合搭接工艺的焊接速度。
[0080]
由于铝合金的反射率强，大部分激光被反射，导致激光的热输入较少，在焊接铝合金的过程中，激光的作用在于稳定弧和熔滴过渡，能够解决单mig焊接效率低，焊接不稳定等问题。在mig热源基础上加入激光后能够实现快速焊接工艺，最高焊接速度能够达到1.80m/min。
[0081]
与cmt相比，在提高焊接速度的基础上，激光-mig复合热源焊接工艺能够降低焊缝金属填充量，减少余高，增加焊接结构尺寸精度，可以有效的控制余高和焊缝熔宽。此外，提高焊接速度可以有效的减小焊接热输入，降低焊后变形量。