[发明专利]外加高频磁场的激光熔化极电弧旁轴复合焊接装置及方法

权利要求书

1.外加高频磁场的激光熔化极电弧旁轴复合焊接装置，其特征在于，包括焊机、焊枪、焊丝、激磁线圈、激磁电源、复合焊接头焊枪装夹机构、连接件、激光头和复合焊接头连接件，所述的焊机的正负极分别与工件和焊枪相连接，焊枪依次穿过复合焊接头焊枪装夹机构、连接件和激磁线圈与焊丝相连接，激磁线圈两端分别与激磁电源的正负极相连接；所述的复合焊接头焊枪装夹机构通过复合焊接头连接件与激光头相连接；所述的复合焊接头焊枪装夹机构通过连接件与激磁线圈相连接。

2.根据权利要求1所述的外加高频磁场的激光熔化极电弧旁轴复合焊接装置，其特征在于，所述的激磁线圈由6-8mm的铜管缠绕而成，其线圈匝数为4-6匝，铜管外侧套有不锈钢保护罩，将铜管中产生的磁场包围在封闭的密闭空间，使铜管产生的磁场充分加到焊接区域，提高电磁利用率；铜管内部通有冷却水，铜管通过接线柱与激磁电源相连接，其电压为10-20伏，激磁线圈产生频率为1～20KHz的高频磁场。

3.根据权利要求1所述的外加高频磁场的激光熔化极电弧旁轴复合焊接装置，其特征在于，所述的焊枪熔化极气体保护焊枪。

4.根据权利要求1所述的外加高频磁场的激光熔化极电弧旁轴复合焊接方法，其特征在于，按以下步骤完成：

1）首先将焊机的正负极分别接至工件和焊枪，然后将激磁电源输出端接至激磁线圈上，将焊枪装卡在复合焊接头焊枪装夹机构上，确定焊接行走路径；

2）打开激磁电源，由激磁电源产生的激磁电流，供电给与复合焊接头焊枪装卡机构连接的激磁线圈，使激磁线圈在激光熔化极电弧旁轴复合焊接区域产生频率为1～20KHz的高频磁场，在激光熔化极电弧旁轴复合焊接区域产生的高频磁场作用于激光产生的光致等离子体，减小光致等立体对激光的屏蔽作用，提高激光利用率，同时还作用于焊接电弧，由于外加磁场的高频率的变化和电弧等离子体和空气磁导率的差异，就会在电弧内外形成一个磁压力差△P，该磁压力差会对电弧产生高频磁压缩效应，提高电弧能量密度和挺度，压缩电弧半径，提高激光熔化极电弧旁轴复合焊接中电弧自身稳定燃烧能力，由于屏蔽效应的减弱以及磁场本身对熔滴的促进作用，还会使复合焊接过程中的熔滴顺利过渡，进而改善激光熔化极电弧旁轴复合焊接工艺；

3）打开保护气进行焊接，观察焊缝成形情况，通过调节1～200A的激磁电流和25%～75%的占空比来调整高频磁场的引入强度，通过调节1～20KHz的激磁电流频率来调整高频磁场的引入频率，焊缝熔深会随着激磁电流频率和磁场强度的增加而增加，在相同的1～500A的焊接电流和1～6000W的激光功率下，外加高频磁场比不加磁场激光熔化极电弧旁轴复合焊接的焊缝熔深有明显增加，增加幅度为10%～35%左右，焊接热影响区的晶粒组织变得细密，脆硬倾向明显降低。