[发明专利]一种用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝及其焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体的是一种用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝，还是一种采用该用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝消除填丝窄间隙激光焊接侧壁未熔合的焊接方法。

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，同时克服了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，比如国内北京工业大学的通过散焦窄间隙激光焊接成功焊接70mm不锈钢，在实验室，曼彻斯特大学大学的教授，用1KW光纤单模激光器用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。总之，以上的这些成就就是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：一、精准的送丝难以操作；二、对侧壁熔合性的控制不稳定，因此难以复制到实际工程应用中。

发明内容

为了解决现有窄间隙激光焊接技术工程化较为困难的问题，本发明提供一种用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝及其焊接方法，该用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝利用激光的光反射特性，通过改变焊丝断面的几何外形，使得在焊接过程中侧壁母材能够合理地被激光熔化；其次，通过改变焊丝与焊缝的接触方式，焊丝的底边形状可以确保焊丝能居于焊缝的正顶端，以此确保稳定的填丝以及稳定的母材侧壁熔合性，便于顺利完成填丝的窄间隙激光焊接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝，所述用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝的断面为左右对称结构，所述用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝的断面包括位于左侧的左侧边、位于右侧的右侧边和位于底部的底边，左侧边和右侧边均为直线，左侧边和右侧边之间的夹角小于180°，该夹角朝上，底边向该断面的内部凹或向该断面的外部凸。

一种消除填丝窄间隙激光焊接侧壁未熔合的焊接方法，包括以下步骤：

步骤1、在两个工件的边缘分别开左右对称的阶梯形坡口，装卡所述两个工件，使该两个工件的阶梯形坡口左右对称设置形成一个条形凹槽；

步骤2、将权利要求1所述焊丝的一端放入该条形凹槽内，使该焊丝的底边放置于该条形凹槽的下表面上，该焊丝的底边为一条向所述焊丝的断面的内部凹的弧线，该焊丝的断面的对称中心线与该条形凹槽的断面的对称中心线重合；

步骤3、使激光束沿该焊丝的断面的对称中心线照射向该焊丝的左侧边和右侧边进行第一道激光焊接；

步骤4、当第一道激光焊接完成后形成的焊缝的上表面为向上凸时，多次重复步骤5A，直至焊接完成；当第一道激光焊接完成后形成的焊缝的上表面为向下凹时，多次重复步骤5B，直至焊接完成；

步骤5A、将权利要求1所述焊丝的一端放入该条形凹槽内焊缝的上表面，该焊丝的底边为一条向该焊丝的断面的内部凹的弧线，该焊丝的断面的对称中心线与该条形凹槽的断面的对称中心线重合；使激光束沿该焊丝的断面的对称中心线照射向该焊丝的左侧边和右侧边进行一道激光焊接；

步骤5B、将权利要求1所述焊丝的一端放入该条形凹槽内焊缝的上表面，该焊丝的底边为一条向该焊丝的断面的外部凹的弧线，该焊丝的断面的对称中心线与该条形凹槽的断面的对称中心线重合；使激光束沿该焊丝的断面的对称中心线照射向该焊丝的左侧边和右侧边进行一道激光焊接。

本发明的有益效果是，该用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝及其焊接方法利用激光的光反射特性，通过改变填充材料(焊丝断面)的几何外形，使得在焊接过程中侧壁母材能够合理地被反射激光熔化。其次，通过改变焊丝与焊缝的接触方式，焊丝的底边形状可以确保焊丝能居于焊缝正顶端，以此实现稳定的填丝窄间隙激光焊接。而且可以有效消除填丝激光窄间隙焊接侧壁未熔合以及导丝不稳定等问题。利用此焊接方法使得通过填丝窄间隙激光焊接维修一些大、长、厚的大型载体工具或厚壁管线成为可能，从而创造更大的经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是第一种用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝的断面结构示意图。

图2是第二种用于厚板多道填丝激光焊接的焊丝的断面结构示意图。

图3是首道填丝焊接分析图。

图4是“凸”型焊缝后续填丝焊接示意图。

图5是“凹”型焊缝后续填丝焊接示意图。

附图标记说明：