[发明专利]一种激光对接焊工艺参数的优化方法和装置

权利要求书

1.一种激光对接焊工艺参数的优化方法，首先建立典型的超声波回波特征与对应的焊缝截面金相组织的对应关系，其特征在于：还包括在焊接试块的表面进行超声波检测，通过激光对接焊正交试验获得检测的超声波回波特征与特征波形库峰度系数比对分析，获得最优的激光对接焊工艺参数，具体步骤如下：

步骤一，根据对接焊工件的参数要求，通过控制装置(1)编程生成激光对接焊焊接工 艺参数；通过激光对接焊初期试验，确定激光对接焊的激光频率、激光电压、激光离焦量和焊接平台移动速度的工艺参数焊接参数范围；

步骤二，根据上述确定的参数变化的范围，利用控制装置(1)控制激光器(2)的参数和三轴联动工作台(11)对工件进行对接焊试验；

根据初期对接焊试验得到的对接焊参数范围，在此范围内，通过控制装置(1)控制对激光器(2)参数和三轴联动工作台(11)进行正交试验，直到焊接完成；

步骤三，用砂纸将对接焊完成的工件（以下用焊件代替）表面打磨平整，并用丙酮清洗打磨表面，以去除氧化膜、污垢、毛刺等杂物；

步骤四，设置超声波探伤仪参数，分别设置扫描方式、探头角度、探头类型（单晶或者双晶探头）、探头频率、阻尼大小、扫描范围，延迟时间、检波模式、脉冲类型等，准备好偶合液；对超声波探伤仪探头进行校准，并可以获得超声波在焊件中的传播速度；此时，用超声波在焊件中的传播速度和焊件的厚度，可以计算出超声波在试块中传播时间；

步骤五，采用双晶直探头对试块进行探伤，将探头放在试块上面，利用超声波探伤仪对焊接试块分别探伤，获得焊件的超声波波形图；利用线切割方法将焊件沿着横截面切开，采用标准金相试样制备工序制成试样，采用激光共聚焦显微镜拍摄焊缝截面金相组织图，然后建立典型的超声波回波特征与对应的焊缝截面金相组织的对应关系，利用经验波形分析法建立焊缝各种形态对应的典型特征波形库；

步骤六，对所有激光对接焊正交试验的焊件进行超声波回波检测，得到不同焊接工艺参数下超声波回波特征，与特征波形库的回波特征对比分析，从而获得对接焊的最佳工艺参数。

2.一种如权利要求1所述的激光对接焊工艺参数的优化方法，其特征在于：对接焊的焊接区域是等宽的。

3.一种如权利要求1所述的激光对接焊工艺参数的优化方法，其特征在于：所述的激光对接焊工艺参数要求主要是指激光器电压、激光离焦量和焊接平台移动速度。

4.一种如权利要求1所述的激光对接焊工艺参数的优化方法，其特征在于：所述的经验波形分析法是指通过对超声波的第一次、第二次和第三次回波的波幅，超声波在有缺陷的试块传播特性以及接收波频率实质上是衰减值的一个表征来判断的。

5.一种实施权利要求1所述的激光对接焊工艺参数优化方法的装置，包括焊件超声波检测装置包括依次相连的试验工作台(12)、焊件(13)、检测系统，其中检测系统包括超声波探伤仪(15)、双晶直探头(16)、耦合液(14)、超声波回波(17)、焊缝(18)、焊接区域(19)、热影响区(20) 和计算机(21)，其特征在于，还包括对接焊试验装置：控制装置(1)、安装在三轴工作台(11)上的工具夹具系统(10)、被工具夹具系统(10)夹持的工件(9)、和光路系统；所述光路系统包括依次相连的激光发生器(2)、激光束(3)、导光管(4)、全反镜(5)、光斑大小调节装置(6)、激光器焊头(7)，控制装置(1)并行控制激光发生器(2)以及三轴工作台(11)、控制工件(9)表面加工点和激光器的焊头(7)的相对位置，即通过控制装置(1)编程和激光工艺参数实现激光对接焊。