[发明专利]一种高效高质的激光‑微弧等离子复合焊接方法有效

专利信息
申请号: 201610092501.6 申请日: 2016-02-19
公开(公告)号: CN105618933B 公开(公告)日: 2018-03-16
发明(设计)人: 弗拉斯基拉夫·哈斯金;蔡得涛;弗拉基米尔·郭瑞;克里夫出·益戈里;波罗申科·斯维塔斯拉夫;韩善果;罗子艺;王昕昕 申请(专利权)人: 广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院)
主分类号: B23K26/348 分类号: B23K26/348;B23K26/12;B23K26/0622;B23K101/18
代理公司: 广东世纪专利事务所44216 代理人: 刘卉
地址: 510651 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 高效 激光 等离子 复合 焊接 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及材料加工工程技术领域,具体是涉及一种可用于焊接如铁路车厢零件、汽车车身、火箭外壳等各种轻质金属结构件的高效高质的激光-微弧等离子复合焊接方法。

背景技术

等离子焊接方法是将气体通过电弧加热产生离解,在高速通过水冷喷嘴时受到压缩,增大能量密度和离解度,形成等离子弧,将其作为焊接热源的一种焊接方法。通过气动力压缩效应,提高等离子反极性直流中反极性电弧的熔化能力,增加喷嘴和零件间电弧的燃烧。同等条件下采用异极脉冲等离子焊接可以获得质量更好的焊缝,主弧正极性脉冲电流作用可以增加电弧的熔化能力,而主弧反极性脉冲电流作用则可破坏金属表面氧化膜(如Al2O3)。等离子焊接在焊接效率和焊接质量上都优于传统的TIG焊接。然而,激光焊接具有更高的焊接效率,同时焊缝和热影响区宽度较小,焊接结构件的残余应力较小。不过,激光焊接不仅对工件装配要求高,在焊接铝合金这种高热导材料时,由于工件表面的高反射率,导致激光熔透率较低,造成焊接效率低。高热导材料焊接时需要更高的激光功率,这将提高材料加工成本,不利于工业化生产。

现有技术中,申请号为201210357600.4名称为“一种激光-等离子弧双面复合焊接方法”的中国专利申请,也采用了激光-等离子弧进行复合焊接,该法是分别将激光和等离子弧置于工件上下方同时进行焊接。但是,该法只是将两种电源单纯叠加,只能达到“1+1”效果,没有利用激光和等离子弧互相影响的复合效应,达到“>1+1”的效果,并不是真正的复合焊接。另一申请号为200910165663.8 名称为“微束等离子弧和激光复合焊接方法”的中国专利申请,是将15-30A等离子弧焊枪和激光焊枪平行垂直于待焊工件固定,采用工件移动的方式进行复合焊接。该法两热源平行,两束热源之间存在距离,虽简化控制工艺,但减弱了复合焊效果。另一申请号为201510412092.9名称为“一种中厚度镁合金的激光-变极性等离子复合焊接方法” 的中国专利申请,是针对中厚(10mm-50mm)镁合金板,采用激光焊枪垂直,等离子枪倾斜的组合进行复合焊接,但是两束热源之间也存在距离,无法实现真正的复合效应。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足,提供一种能够适应不同领域的金属材料焊接需求的高效高质的激光-微弧等离子复合焊接方法。

本发明的技术方案是这样实现的:

本发明所述的高效高质的激光-微弧等离子复合焊接方法,其特点是:包括以下步骤:

1)选取厚度为1-4mm的轻金属结构材料作为待焊工件;

2)将激光束和等离子电弧结合并集成于同一把焊枪中;

3)将聚焦的激光束和等离子电弧共同作用在同一点并直接作用于待焊工件上形成同一熔池;

4)设置焊接速度为30-300m/h;

5)将氩气作为等离子发生气体和焊接保护气体。

其中,所述激光束采用由功率为1000W的连续或碟片或光纤或CO2或Nd:YAG激光器产生的激光脉冲光束。

所述等离子电弧采用10-100A正极性和5-80A反极性的异极脉冲电流电源。

所述等离子电弧的中轴线位于焊炬中轴线的一侧,所述激光束的中轴线位于焊炬中轴线的另一侧;且在焊接的过程中,等离子电弧位于前面,激光束位于后面。

所述激光束的中轴线与焊炬中轴线之间的夹角为5-20°,所述等离子电弧的中轴线与焊炬中轴线之间的夹角为30-40°。

所述激光束焦点离焦量为0-1mm。

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