[实用新型]一种厚板高强钢激光电弧复合焊接夹具

说明书

技术领域

本发明属于一种材料加工技术领域，具体涉及一种厚板高强钢激光电弧复合焊接夹具。

背景技术

随着工业及国防装备的日趋大型化和厚板、超厚板焊接金属结构的应用日趋广泛，大厚板窄间隙焊接已经逐渐成为人们关注的焦点，如何能够以最低成本、最高效率的工艺方法使焊接深度逐渐增大，并且同时获得性能可靠稳定的焊接接头是厚板焊接研究的方向。多年来，人们做了大量的研究。2010年出版的第三期《现代焊接》第51-52页介绍了一种材质为00Cr19Ni10板厚为56mm厚的不锈钢焊接方法，采用先手工氩弧焊打底，埋弧焊多层多道焊接的方式，焊接电流400-480A，焊接电压28-32V，焊丝直径3.2mm。这种方法的缺点在于，开坡口困难，且大坡口的填充金属量大，成本高，焊接速度缓慢，热输入量大，焊后板材应力变形大，生产效率低下。类似的多层多道焊接方法都有这种缺点，2003年出版的第6期《钢结构》第31-32页介绍了一种120mm厚Q345-A高强钢的焊接方法，采用履带式加热器进行预热75分钟预热至150摄氏度，先二氧化碳焊接打底，在埋弧自动焊接多层多道焊接，焊接共计69道焊缝，最终焊接完成。其间，在每道焊缝之间都需要将熔渣清理干净，十分繁琐复杂。2009年5月出版的第五期《中国激光》卷6第1251-1255页介绍了一种厚板高强钢激光填丝焊接工艺，采用6KW的二氧化碳激光，焊接16mm厚11CrNi3MnMoV材料，采用双光束，多层多道焊接。缺点在于，采用二氧化碳激光，金属的吸收率低，多数能量被反射或者转化为热量，能量利用率低，成本高，且还是采用多道焊接，效率低下。另有文献介绍了一种厚板大功率激光填丝焊接，采用15KW的二氧化碳激光器，单面焊双面成形焊接11mm厚国产船用钢板，缺点在于二氧化碳激光能量利用率低，虽然采用了超大功率激光器，但焊接深度并不令人十分满意，并且15KW二氧化碳激光器成本十分昂贵。目前，完全采用激光电弧复合焊接焊接厚度40mm以上高强钢板还未能有相关方法。为了能加快焊接速度，提升焊接质量，需要制作一个专用的夹具来进行装夹工件。

发明内容

 为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种厚板高强钢激光电弧复合焊接方法及其夹具，采用6KW光纤激光器，双面焊双面成形方法焊接45mm厚高强钢，开双面小坡口，预留1-1.5mm间隙，正反面施焊共4道，相比传统的多层多道焊接需要焊接至少20道进步明显，即可焊透45mm厚高强钢钢板。另外，采用激光直接预热的方式，无需其他预热装置，也不需要安装或拆除预热的相关配件，简化了预热工艺，又缩短了预热时间。焊缝接头性能完全达到客户要求指标。总之，本发明以显著提高生产效率，节省母材和焊丝的消耗，节约能源消耗，提高焊接接头机械性能，降低残余应力和变形，以及易于实现生产过程的自动化等优点。

为了实现焊接稳定，避免焊接出现咬边、驼峰、气孔、未熔合等焊缝缺陷，上述焊接方法需要一种专用夹具。本发明专用夹具主要包括：上横盖板，上竖盖板，垫板，弹簧，固定装置，连接件，垫圈，其特征在于：上横盖板有两块，上竖盖板有两块，上竖盖板通过固定装置固定在上衡盖板上，组成一个矩形结构，中间留有焊接工作槽，垫圈通过弹簧固定在上横盖板上。通过打开上盖板，将工件放在垫板上，然后盖上横盖板，保证弹簧和垫圈固定在工件上，从而达到固定工件的作用。上竖盖板可有效抑制由于熔池金属凝固时导致的焊缝间隙收缩变形。上横盖板可有效抑制焊接过程中厚板的弯曲变形。而上横盖板和上竖盖板组成盖板组后，达到1+1大于2的效果，上横盖板也可以为焊缝收缩提供一定的夹持力，上竖盖板也可以提供抑制弯曲变形的作用力。因此，在大厚板窄间隙焊接过程中，装卡时采用盖板组，可有效防止焊缝间隙收缩变形和厚板弯曲变形。弯曲变形控制在小于1mm范围内，焊缝收缩变形控制在小于0.1mm范围内。