铸造铝合金ZL114为研究对象,研究了光纤激光-惰性气体熔化极电弧(MIG)复合焊接中厚板铝合金的工艺特性。结果表明,在未开坡口的情况下,光纤激光-MIG复合焊接技术可以1mmin-1的焊接速度一次焊透8mm铸造合金铝管ZL114,并且焊缝拉伸强度高于母材,断裂方式为脆性断裂。焊接方向,离焦量和焊接速度对焊接熔深的影响方式各不相同;焊接方向不同时,为了便于激光束焊接高反射率的铝合金,研究了激光-MIG复合焊方法中激光与电弧前后位置对焊缝成形的影响。激光入射角度在电弧和激光束前后相对位置不同情况下,分别对应不同的焊缝成形机制会对焊缝的表面和内部成形产生比较大的影响,激光束在前电弧在后,焊缝上表面成形均匀饱满;而电弧在前激光束在后,焊缝表面会出现倾斜沟槽。通过对焊缝不同位置进行EDX和微观硬度分析可以明显发现两种情况下Mg元素含量从焊缝上表面到底部依次增加,但硬度分布略有差别:激光在前电弧在后焊缝上部的硬度小于底部,而电弧在前激光在后焊缝上部的硬度大于焊缝的底部。

对合金铝管施焊之后的焊缝表面及其两侧会有一层黑色物质,通过EDX分析可以确定为铝、镁的氧化物。小孔处于液态金属部分的深度不同而影响激光吸收效率,电弧压缩倾向不同影响复合焊接功率密度而影响复合焊接熔深。由于熔池表面下凹,改变了激光焦点相对熔池表面的离焦量,影响了激光束在熔池表面的功率密度而影响焊接熔深。当复合焊接速度超过上临界速度时会引起小孔不稳定而影响焊缝熔深。推荐使用(MIG+Laser)的焊接方向,推荐使用负的离焦量,复合焊接时,激光功率为4kW时的上临界速度为1mmin-1。