[发明专利]用于控制铝合金锁底对接焊缝的激光焊接工艺气孔的方法

说明书

用于控制铝合金锁底对接焊缝的激光焊接工艺气孔的方法，包括：采用连续输出和匀速运动的激光束对铝合金锁底对接接头进行焊接，其中，焊接过程中，所述激光束沿着一平行于焊接方向的轴线前进，并且在前进时，所述激光束相对于所述轴线做周期性地摆动，每个周期的摆动轨迹为∞字形曲线，所述激光束的摆动频率为200‑400Hz，摆动振幅为1.5‑3mm，焊接形成的铝合金锁底对接焊缝相对于所述轴线对称分布。本发明可有效控制激光焊缝内部工艺气孔率，实际气孔率小于4％，焊缝过度圆滑，焊缝综合力学性能优良。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种用于控制铝合金锁底对接焊缝的激光焊接工艺气孔的方法。

背景技术

随着新型武器型号对远航程、高隐身能力要求的日益提高，传统的铸造机加工艺难以满足型号发展的需求，轻量化异形截面产品结构被越来越多的采用。铝合金具有材料密度小、耐腐蚀性好等优点，广泛应用于航空、航天等领域。

目前，轻量化异形截面结构通常采用框架、蒙皮板焊结构，其中框架部分为机加结构件，蒙皮部分为钣金结构件。焊前先将框架部分组装到位，然后修配蒙皮。为保证蒙皮装配过程中可以压紧装夹到位，同时避免焊接过程中能量过大损坏内部管路，因此轻量化异形结构件接头形式通常采用锁底对接结构。

激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、焊接热输入小、适应性强、易于实现自动化等优点，可以满足未来航空航天产品结构复杂多样的需求，特别适用于对焊接热输入要求较为严格的材料或结构的焊接。但目前铝合金激光焊接工艺气孔问题成为制约激光焊接技术在型号产品中应用的瓶颈，特别是对于型号产品中常用的锁底对接接头，锁底对接接头界面结构比对接接头更为复杂，激光焊接过程中气孔只能从熔池上部溢出，气孔溢出阻力更大，因此锁底对接接头激光焊缝内部工艺气孔更为明显(图1中点状部分为形成在焊缝上的气孔)。目前常见的减少激光焊缝内部气孔的手段主要有双光束焊接、激光填丝焊接、激光电弧复合焊接，但这些手段在气孔消除效果或结构件产品焊接适用性方面均存在一定欠缺。目前缺乏一种控制铝合金锁底对接焊缝激光焊接工艺气孔的有效方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种一种用于控制铝合金锁底对接焊缝的激光焊接工艺气孔的方法。

本发明的技术解决方案是：

用于控制铝合金锁底对接焊缝的激光焊接工艺气孔的方法，其特征在于，包括：采用连续输出和匀速运动的激光束对铝合金锁底对接接头进行焊接，其中，焊接过程中，所述激光束沿着一平行于焊接方向的轴线前进，并且在前进时，所述激光束相对于所述轴线做周期性地摆动，每个周期的摆动轨迹为∞字形曲线，焊接形成的铝合金锁底对接焊缝相对于所述轴线对称分布。

进一步地，焊接过程中，激光焊接功率P为4200-5500W，焊接速度v为1500-1800mm/min，激光入射角度控制在5-8°，离焦量控制在5-6mm。

进一步地，焊接过程中，采用惰性气体进行正面侧吹保护。

进一步地，焊接过程中采用99.99％的高纯氩气进行正面保护，正面侧吹气流量为15-20L/min。

进一步地，焊前将待焊铝合金锁底对接工件进行酸洗和机械打磨，将所述待焊铝合金锁底对接工件表面距对接焊缝中心周围20mm～50mm范围内的氧化皮和油污清理干净，将待焊铝合金锁底对接工件的对接端面采用刮刀进行刮削，直至露出白亮色金属本体，然后用丙酮或无水酒精擦拭被清理部位和对接端面。

进一步地，焊前清理后在8小时内完成焊接，如在8小时内未完成焊接，则重新进行焊前清理。

进一步地，焊接方式为自熔焊，不填充金属。

进一步地，焊接所采用的激光器为光纤激光器。

进一步地，所述激光束的摆动频率为200-400Hz，摆动振幅为1.5-3mm。