[发明专利]一种激光对接焊工艺参数的优化方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工领域，具体涉及一种激光对接焊工艺参数优化的方法和装置。

背景技术

纯铝中经常加入合金元素，例如：硅、铜、镁、锌、镉、钛、镍、锶、钴以及稀土金属等，制成各种铝合金，通过改变其组织性能和结构，使之成为广泛应用的轻金属材料。随着铝合金在汽车、造船、国防、航空航天、娱乐和体育器材等制造领域越来越广泛的运用，轻金属的焊接技术也越来越显示其重要性。随着焊接技术的不断发展，焊接的材料的结构变化，铝合金更加显示其的优越性：具有良好的耐蚀性、导电性、导热性和高的比强度，因而被广泛的运用到焊接领域。

由于铝合金应用范围的特殊性使得对其抗拉强度要求高，而且对裂纹、夹渣、缩松、气孔等缺陷有严格的限制。激光焊接是利用高能量密度的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。并由于材料的焊接是一个快速而不均匀的热循环过程，而且都是在极快的条件下进行的，如果成形工艺控制不当，很容易引起焊件变形, 在成形件中形成裂纹，直接影响焊接结构的质量和使用性能。

超声波检测是国内外应用最广使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术。超声探伤波检测是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷无损检测的技术，目前广泛应用在各种尺寸的锻件、轧制件、焊接焊缝和某些铸件等方面。现有技术中优化激光对接焊工艺参数成本高、效率低。

 

发明内容

本发明的目的是要提供一种激光对接焊工艺参数的优化方法和装置，为激光对接焊工艺参数优化提供了一种使用有效的方法，能够快速优化激光对接焊工艺参数、降低检测成本，给工程实际提供理论指导。

 

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

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、探头类型可以为单晶或者双晶探头、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。

对接焊的焊接区域是等宽的。

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。

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。