Mechanism of Power Modulated-galvanometer Scanning Laser Assisted-pulsed TIG Deep Penetration Welding

摘要： 针对中厚板六氟化铀容器高效无衬板打底单面焊双面成形的工程技术需求，提出一种功率调制振镜扫描激光辅助脉冲TIG深熔焊接方法，建立其焊接试验平台，开展多组有无功率调制振镜扫描激光辅助的脉冲TIG焊接工艺试验，研究电弧-熔池动态演化及熔池背部温度场分布特征规律，揭示功率调制振镜扫描激光辅助脉冲TIG熔深增加的物理机制。结果表明，此工艺能够稳定实现Y型坡口6 mm钝边对接缝的单面焊双面成形；当激光功率从1 800 W减至720 W再增至1 080 W时，熔池背部峰值段均温在1 700~1 850 ℃范围，基值段均温在1 550~1 600 ℃范围，激光对熔池的热作用不明显；而理论计算金属蒸汽反冲压力为0.017 N，激光对熔池的力作用显著。高能束激光瞬间汽化熔池底部微区域液态金属，产生较大金属蒸汽反冲压力，穿透金属薄膜形成小尺寸熔孔，且电弧穿过熔孔被径向压缩，能量密度提高，将电弧热传至熔池底部进一步熔化金属形成全熔透熔池是实现深熔的物理本质。