[发明专利]窄间隙激光焊接随动的焊缝保护方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种窄间隙激光焊接随动的焊缝保护方法和装置。

背景技术

窄间隙激光焊接技术在保持了激光自熔焊的高质量、高精度、低变形等许多优点的同时，克服了其焊缝冶金过程难以控制、单道焊透晶粒粗大、应力集中、残余应力大的情况，是一种具有广阔应用前景的激光焊接新技术。近年来，国内外诸多学者开展了关于窄间隙激光焊接技术的相关研究，比如曼彻斯特大学的李林教授在实验室用1KW光纤单模激光器15道焊接26mm的钛合金，获得低残余应力、抗拉强度大于母材的焊接接头；日本学者用12KW光纤激光器8道双面焊接焊透45mm的不锈钢板；再者国内的一些科研院所也对窄间隙激光焊接做了大量的研究，总之，以上的这些成就仅限于实验室条件下的一些试验件，距离工程化应用还很远，究其主要原因为：一、焊接过程控制；二、精准的送丝；三、完善的焊缝保护方法，以上前两条可以将现有实验室的一些研究成果复制到工程应用中，但是完善的焊缝保护方法却因工程与实验室的不同而迟迟得不到推广，其主要原因为：

一、在窄间隙焊接中，一般焊接方法是把焊接保护气体通过导气管吹入焊接间隙中使得焊缝表面与外界空气形成局部的隔离，此方法对于一般弧焊热源均具有很好的效果。在厚板激光窄间隙焊接过程中，对焊缝的保护目前广泛采用的保护方法是同轴吹气、侧吹，但是由于焊缝超窄的特征，焊接过程中保护气很难送抵焊缝根部形成有效的吹扫作用，必须采用特殊的方法将气体送入，但是这样却无法将焊接烟尘移离焊槽，这也使得一般单一侧吹的保护方法很难直接复制到窄间隙激光焊接中。

二、在厚板激光窄间隙焊接过程中，需要做到单层多道焊接，传统侧吹或直吹最多只能使得焊接部位的焊接烟尘发生位移，但是也会有大部分回落到已经冷却的焊槽以及焊缝，接下来焊接无法对烟尘进行清扫，这样会导致不可修复的缺陷，因此多道焊接可能会导致更多的烟尘在焊槽侧壁聚集。

三、在激光深熔焊接过程中，由于小孔效应与等离子体之间的周期性作用，会导致焊接过程中吸收激光的周期性变化，同时导致激光可吸收功率的变化、焊缝宽窄的变化以及增加焊接不稳定性和焊接缺陷。

因此基于窄间隙激光焊接焊接过程的复杂性，关于焊缝保护方面的应用基础研究和相关基础数据还远不足以支持其在工业实际生产中的应用的推广。

发明内容

本发明实施例提供了一种窄间隙激光焊接随动的焊缝保护方法，便于在工业实际生产中的应用推广，该方法包括：

在焊接过程中，采用侧吹气的方式向焊接窄间隙内吹入保护气；

采用吸气的方式，吸走焊接过程中产生的烟尘以及撕开熔池上方包裹着的等离子气团。

在一个实施例中，所述吸气方向和侧吹气方向不同。

在一个实施例中，所述吸气方向和侧吹气方向垂直。

在一个实施例中，采用吸气的方式，吸走焊接过程中产生的烟尘以及撕开熔池上方包裹着的等离子气团，包括：

采用两个位置对称的吸气泵进行对称式吸气，吸走焊接过程中产生的烟尘以及撕开熔池上方包裹着的等离子气团。

在一个实施例中，采用吸气的方式，吸走焊接过程中产生的烟尘以及撕开熔池上方包裹着的等离子气团，包括：

采用吸气泵进行吸气，吸走焊接过程中产生的烟尘以及撕开熔池上方包裹着的等离子气团；所述吸气泵跟随所述焊接采用的激光头移动。

本发明实施例提供了一种窄间隙激光焊接随动的焊缝保护装置，便于在工业实际生产中的应用推广，该装置包括：

吹气管，用于在焊接过程中，采用侧吹气的方式向焊接窄间隙内吹入保护气；

吸气泵，用于采用吸气的方式，吸走焊接过程中产生的烟尘以及撕开熔池上方包裹着的等离子气团。

在一个实施例中，所述吸气方向和侧吹气方向不同。

在一个实施例中，所述吸气方向和侧吹气方向垂直。

在一个实施例中，所述吸气泵包括两个位置对称的吸气泵，所述两个位置对称的吸气泵用于：进行对称式吸气，吸走焊接过程中产生的烟尘以及撕开熔池上方包裹着的等离子气团。

在一个实施例中，所述吸气泵跟随所述焊接采用的激光头移动。

在一个实施例中，该装置还包括：

尾气微尘处理器，用于处理吸气泵吸走的在焊接过程中产生的烟尘。

在一个实施例中，所述吸气泵的吸气口至待焊接母材坡口的端面之间的距离设置为0.5毫米至5毫米。

在一个实施例中，所述吸气泵的吸气口与待焊接母材间的倾角设置为25°～75°。