[发明专利]一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法

说明书

本发明公开了一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，主要包括：焊接前，将距焊缝中心周围的氧化皮、油污清理干净，焊缝对接端面采用刮刀进行刮削，直至露出白亮色金属本体，然后采用丙酮擦拭干净，采用周期性摆动激光束焊接铝合金。其中，激光摆动焊接过程中，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动，由此产生熔池内较大温度梯度的变化，从而影响熔池的表面张力，从而达到搅拌熔池、细化晶粒的作用。同时光束周期性扫描过程中会对已经凝固焊缝起到重熔的作用，也会达到晶粒焊缝组织的作用。本发明可有效细化焊缝组织，获得综合力学性能优良的焊缝。

所属技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法。

背景技术

铝合金，具有材料密度低、强度高、热电导率高、耐腐蚀能力强，兼顾良好的物理特性和力学性能，因而广泛应用于工业产品特别是航空航天产品的焊接结构上。

常用的焊接方法TIG、MIG焊能够获得优质铝合金焊接接头，但其生产效率低，焊接变形大等问题十分突出；近年来，激光焊、电子束及搅拌摩擦焊等先进焊接方法相继投入使用，效果同样不是很理想。电子束、搅拌摩擦焊受限于焊接产品大小及结构形式，适用性不强。激光焊接铝合金能够实现产品的柔性化生产，大大提高生产效率。激光焊作为一种熔焊方法，焊缝中心处组织为等轴晶及粗大的树枝晶，对焊缝力学性能产生不利影响。因此，探索激光焊接新方法，细化焊缝中心处组织，提高焊缝力学性能是十分必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动，而达到搅拌熔池、细化晶粒的作用。

本发明的技术解决方案是：一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，采用周期性摆动激光束焊接铝合金；激光摆动焊接过程中，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动。

所述摆动模式的摆动路径采用正弦曲线型或螺旋型或双螺旋型。

所述正弦曲线型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时垂直于焊接方向激光束发生线性摆动，激光束在焊缝表面的焊接路径由上述两种运动轨迹复合形成。

所述螺旋型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时发生周期性圆周运动，激光束在焊缝表面的焊接路径由上述两种运动轨迹复合形成。

所述的双螺旋型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时发生周期性“∞”字运动，激光束在焊缝表面的焊接路径由上述两种运动轨迹复合形成。

采用光纤激光器配合摆动激光头进行焊接。

焊接前，将距焊缝中心周围20～50mm范围内的氧化皮、油污清理干净，焊缝对接端面采用刮刀进行刮削，直至露出白亮色金属本体，然后采用丙酮擦拭干净。

焊接过程中，采用99.99％的高纯氩气进行正反面保护，正面侧吹气流量为15～20L/min。

采用6kWIPG光纤激光器作为激光源，最大输出功率6kW，激光波长为1.07μm。

激光焊接工艺参数为激光功率P为4400W，焊接速度v为1.8m/min，光斑直径D为0.3mm，离焦量l为0mm。采用99.99％的高纯氩气进行正面保护，正面气体流量为16L/min。

本发明的优点在于：

本发明方法在激光摆动焊接过程中，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动，由此产生熔池内较大温度梯度的变化，从而影响熔池的表面张力，从而达到搅拌熔池、细化晶粒的作用。同时光束周期性扫描过程中会对已经凝固焊缝起到重熔的作用，也会达到晶粒焊缝组织的作用。

附图说明