[发明专利]一种高强铝合金激光-MIG复合焊接技术

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体地说涉及一种高强铝合金激光-MIG复合焊接技术。

背景技术

焊接技术是现代制造工业中不可缺少的关键制造技术，已经渗透到现代机械制造业的各个生产领域。优质、高效成为衡量一种焊接方法和焊接工艺是否优良的标志。

现我国车辆用铝合金主要以铝-锌-镁系的7A52、7A05和7A09等高强铝合金为主，它们具有高的屈服强度和抗拉强度。目前，对于该类材料主要采用MIG焊、TIG焊和激光焊等焊接方法。但由于铝合金具有高的热膨胀系数和导热率等因素，导致常规单一的TIG焊、MIG焊接方法获得的焊接结构变形较大、焊接效率较低等问题。铝合金由于具有高的激光反射率，从而影响激光的吸收率和加重设备的负担。

发明内容

本发明的目的在于克服现有MIG焊、TIG焊和单激光焊等焊接方法在焊接高强铝合金中所存在的不足，提供一种焊接熔深大、焊接效率高、工件变形小、装配要求低、熔池搭桥能力强、易于集成等特点的一种高强铝合金激光-MIG复合焊接技术。

本发明的构思在于通过激光与MIG电弧这两种不同物理性质和能量传输机制的热源相互作用、相互叠加而形成一种作用在同一熔池的高能效热源，通过两热源的相互协调作用和复合，使作用到熔池的激光具有高的能量吸收率和桥联性，并能降低激光焊时的等离子体密度，MIG焊由于激光的加强作用，提高了熔深，提高了焊接过程的稳定性，改善了焊缝的成型。

发明原理：当激光功率较低时，其对电弧的吸引和压缩能力较弱，产生的等离子体也较弱，这时可通过降低MIG焊接电压，提高复合焊电弧能量密度，提高焊接熔深。当激光功率较大时，其对电弧的吸引和压缩能力较强，产生的等离子体也较强，这时可通过提高MIG焊接电压，降低电弧等离子体密度，以达到降低激光等离子体的密度，从而减小激光穿透等离子体的能量损耗和光的折射。当MIG电流较小时，通过减小热源间距提高激光的吸收率，当MIG电流较大时，通过增加热源间距避免激光通过电弧中心的高密度的离子体，从而减小激光能量损耗和光的折射。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高强铝合金激光-MIG复合焊接技术，其特征在于该技术包括下列步骤：

a、设定复合方式和焊枪角度：

复合方式采用激光焊在前、MIG焊在后同步方式进行；

焊枪角度：MIG焊枪与焊板呈倾斜角度为α＝65°～75°夹角；激光焊枪与焊板呈倾斜角度为β＝90°～95°夹角；

b、根据焊接板厚度设定离焦量：

①当焊接板厚小于5mm时，离焦量为-2mm～-1mm；

②当焊接板厚大于或等于5mm时，离焦量为-3mm～-2mm；

c、设定复合焊保护气体为氦氩混合气体，混合气体体积比为：He∶Ar＝1∶4；

d、根据焊接速度设定MIG焊的气流量：

①焊接速度范围在0.7m/s～1.5m/s之间，MIG焊的气流量26L/min～35L/min；

②焊接速度范围在1.5m/s～3.0m/s之间，MIG焊的气流量35L/min～45L/min；

e、根据激光功率和MIG电流设置MIG焊接电压值：

①激光功率1000W～3000W、MIG电流220A～280A：MIG电压22.5V～26.0V；

②激光功率1000W～3000W、MIG电流180A～220A：MIG电压21.5V～23.5V；

③激光功率1000W～3000W、MIG电流140A～180A：MIG电压20.5V～22.5V；

④激光功率3000W～5000W、MIG电流220A～280A：MIG电压23.5V～27.5V；

⑤激光功率3000W～5000W、MIG电流180A～220A：MIG电压22.5V～25.0V；

⑥激光功率3000W～5000W、MIG电流140A～180A：MIG电压21.5V～24.5V；

f、根据MIG焊接电压值和电流值设置激光焊与MIG焊的热源间距：

①MIG电压20.5V～23.0V、电流140A～180A：MIG热源间距1mm～2mm；

②MIG电压22.5V～24.5V、电流180A～220A：MIG热源间距2mm～3mm；

③MIG电压24.0V～27.5V、电流220A～280A：MIG热源间距3mm～4mm；

g、同步进行激光-MIG复合焊接。