[发明专利]铝合金电弧推焊激光后置的复合焊接方法及焊接装置

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金焊接技术，尤其是一种铝合金电弧推焊激光后置的复合焊接方法及焊接装置。

背景技术

激光复合焊是结合激光焊接与电弧焊接特点形成的一种新的焊接方法，它具有焊接速度高，深宽比大，焊后变形小，可有效降低接头软化，对接头间隙有较强的适应性，并且易于实现自动化焊接的特点。

对于电弧焊接来说，根据火焰指向不同，有两种焊接方式：推焊和拉焊，推焊如图1a所示，拉焊如图1b所示。电弧火焰指向待焊部位，为推焊；电弧火焰指向已焊部位，为拉焊。铝合金推焊表面光洁，熔深浅，熔宽大；铝合金拉焊表面会覆盖灰黑色粉末，熔深大，熔宽小。

目前广泛采用的是激光-电弧旁路复合焊接的方式，如图2所示，焊枪2倾斜一定角度，与激光3复合，同时作用于工件1。对于激光-电弧旁路复合焊接方式来说，激光通常垂直于工件，电弧为推焊时，在焊接方向上激光会前置于电弧；电弧为拉焊时，在焊接方向上激光会后置于电弧。

铝合金焊接时，电弧推焊可以获得光洁的焊缝表面，焊缝表面效果参见图4a，但此时激光为前置，光束易穿透焊接间隙，降低复合焊接的桥接能力，且容易带来未气孔等缺陷(如图5a所示)。电弧拉焊时，焊缝表面会附着一层黑色粉末，降低焊接质量，焊缝表面效果参见图4b，但此时激光作用于熔池后方，保证了较好的桥接能力，由于电弧在前预热，提高激光的吸收率，从而提高了热效率，同时可以减轻气孔缺陷(如图5b所示)。

电弧推焊时，如果想要实现激光后置，一方面因为激光头体积较大，不易装配，另一方面焊枪出口处易与激光发生干涉，并且激光头与电弧距离过近时，焊接的溅射和烟雾易损伤镜头。

因此，现有的电弧推焊激光前置或电弧拉焊激光后置焊接方法均存在一定不足，而电弧推焊激光后置的方法可以克服以上两种配置方式的不足，但是会带来设备装配难度大和激光干涉以及镜头保护的问题。

所以，针对以上问题，提出了一种用于铝合金的电弧推焊激光后置的复合焊接装置和方法。

发明内容

本发明提供一种铝合金电弧推焊激光后置的复合焊接方法及焊接装置，用于克服现有技术中的缺陷，能够在获得光洁的焊缝表面的同时，具备较好的桥接能力，提高激光的吸收率，从而提高了热效率。

本发明提供一种铝合金电弧推焊激光后置的复合焊接方法，包括以下步骤：

步骤1，焊枪沿垂直于工件表面方向倾斜5°～10°设置，使得电弧火焰指向待焊部位；

步骤2，使激光光束在焊接方向上后置于所述焊枪。

本发明还提供一种铝合金电弧推焊激光后置的复合焊接装置，包括：

焊枪，用于产生电弧和添加焊丝，在本装置中焊枪倾斜5°～10°，指向待焊部位；

使用光纤聚焦镜聚焦激光光束；光纤聚焦镜连接在焊枪上，且按照聚焦位置在焊接方向上位于焊枪后方的方式装配在焊枪上；

焊枪在出口段设置有用于防止光束与焊枪干涉的缺口；

通过铰接装置连接焊枪与光纤聚焦镜，并调整光纤聚焦镜与焊枪的角度和离焦量；

光纤聚焦镜的镜头处设置有用于防止焊接飞溅和烟雾损伤的气刀。

本发明提供的铝合金电弧推焊激光后置的复合焊接方法及焊接装置，将焊枪与光纤聚焦镜复合装配在一起，实现了电弧推焊且激光后置的复合热源配置；此种方法可以将铝合金焊接桥接能力提高20％左右，避免未焊透未熔合缺陷的同时，保证了焊缝表面质量；采用光束聚焦镜聚焦，使得复合焊接头更为紧凑与简洁，避免了在大离焦量时，激光束与焊枪的干涉；倾斜入射的光束避免了垂直入射激光在反射时烧伤光束聚焦镜镜头；焊枪后侧开口，既可以防止光束与焊枪干涉，又可以更好地保护熔池尾部。

附图说明

图1a是先有技术电弧推焊焊示意图；

图1b先有技术电弧拉焊示意图；

图2是现有技术复合焊接的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的复合焊接装置的结构示意图；

图4a是电弧推焊激光前置焊接效果图；

图4b是电弧拉焊激光后置焊接效果图；

图5a是激光前置下的焊缝X射线探伤结果；

图5b是激光后置下的焊缝X射线探伤结果；

图6是气刀的立体结构示意图。

具体实施方式

实施例

参见图3，本发明提供一种铝合金电弧推焊激光后置的复合焊接方法，包括以下步骤：

步骤1，焊枪2沿垂直于工件表面方向(图3中虚线所示)倾斜5～10度设置，使得电弧火焰指向待焊部位；