[发明专利]激光-GMA电弧复合热源填丝焊接方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种激光-GMA电弧复合热源填丝焊接方法。

背景技术：

目前激光-GMA电弧复合热源焊接技术是一种高效优质的先进焊接技术，与传统熔化极气体保护焊（GMAW）相比，具有焊接速度快、焊接热输入低、焊接变形小、焊缝熔深大、易于实现单面焊双面成形、细化接头组织、提高接头性能等技术优点，特别是该焊接方法可在高速焊接条件下实现电弧高稳定焊接的特性使得该焊接方法在中薄板的焊接中具有显著的技术优势。利用该工艺方法进行工件焊接时，为了有效地控制焊接变形，应当充分利用该工艺方法高速焊接的特点，尽可能提高焊接速度，但是在高速焊接条件下为了提高熔敷效率，一般会增大GMA电弧的功率以获得更大的焊丝熔敷量，然而这种通过增大GMA电弧功率来提高熔敷金属量的方法往往会使得熔池金属过热，严重影响焊缝成形，甚至造成焊缝的塌陷、咬边等缺陷，同时造成接头性能和组织的损伤。由此可见，对于激光-GMA电弧复合热源焊接工艺方法而言，通过增大电弧功率来提高熔敷效率的传统方法具有非常大的弊端和技术局限性，成为了制约该焊接工艺方法获得更高焊接效率的技术瓶颈。

发明内容：

 本发明提出一种激光-GMA电弧复合热源填丝焊接方法，进一步提升该焊接工艺方法的效能。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

激光-GMA电弧复合热源填丝焊接方法，将激光束与GMA电弧按照旁轴复合的方式进行复合焊接，再额外填充一根焊丝至激光-GMA复合热源的作用区域，通过复合热源及熔池的热量来实现填充焊丝的熔化，消耗复合热源焊接过程中的富余热量，在不增加电弧功率的条件下提高焊接熔敷效率，改善焊缝金属组织性能，降低焊接热输入对材料的损伤，减小焊接变形。

所述的激光-GMA电弧复合热源填丝焊接方法，所述的激光与GMA电弧的复合采用激光在前、电弧在后的复合方式或采用电弧在前、激光在后的复合方式，焊丝的送进位置从焊接方向前端送进或从激光束与电弧的中间位置送进或从焊接方向的后部送进，所述的填充焊丝在垂直于焊接方向上沿焊丝摆动频率在0～100 HZ，摆幅在0-5 mm。进行摆动，以确保填充焊丝后焊缝金属铺展良好。 

所述的激光-GMA电弧复合热源填丝焊接方法，所述的填充焊丝的直径为Φ0.8 mm～Φ1.6 mm，所述的填充焊丝的送丝速度1.0～15.0 m/min，焊接速度0.5～5.0 m/min，焊接电流50～350A，激光功率≥500 W，光丝间距在1～8 mm范围内。

所述的激光-GMA电弧复合热源填丝焊接方法，所用激光器为Nd：YAG激光器、碟型激光器、光纤激光器、半导体激光器或CO₂激光器。

所述的激光-GMA电弧复合热源填丝焊接方法，试验母材为6005A铝合金型材，型材状态为T6状态，型材规格为1000×500×120 mm，焊接区域的板厚为4 mm，接头形式为对接接头，开设30°坡口，焊接要求根部熔透并填满背面的焊漏槽；所用焊丝为直径Φ1.2 mm的ER5087铝合金焊丝，焊接过程采用脉冲MIG电弧，复合时激光在前，电弧在后。实施过程中的激光-MIG复合焊接参数：焊接速度2.6 m/min，激光功率3600W，焊接电流205A；激光-MIG复合热源填丝焊分别采用了前送丝、中间送丝和后送丝三种不同方式，前送丝方式的焊接参数：焊接速度3.6 m/min，激光功率5000W，焊接电流205A，填充焊丝的送丝速度7.0 m/min，焊丝摆动频率5 HZ，摆幅2 mm；中间送丝方式的焊接参数：焊接速度3.6 m/min，激光功率4500W，焊接电流205A，填充焊丝的送丝速度7.0 m/min，焊丝摆动频率5 HZ，摆幅2 mm；后送丝方式的焊接参数：焊接速度3.6 m/min，激光功率4500W，焊接电流205A，填充焊丝的送丝速度5.5 m/min，焊丝摆动频率5 HZ，摆幅2 mm；所用激光器为光纤激光器，保护气体为工业纯氩，保护气体流量20 L/min；焊后三种激光-MIG复合热源填丝焊缝均具有良好的焊缝成形，其中，前送丝和中间送丝方式获得的焊缝成形更好，与传统的激光-MIG复合焊相比，其焊接速度提高了1/3以上，焊接变形更小。