[发明专利]激光-低电流焊丝自发诱导电弧复合焊接系统的焊接方法

说明书

一种激光‑低电流焊丝自发诱导电弧复合焊接系统的焊接方法，复合焊接系统包括激光头、送丝机构、焊丝、保护气装置、恒压特性电源和电弧控制中心；送丝机构包括适用于窄间隙的环形电极、导电送丝轮和送丝嘴；焊接过程中，恒压特性电源输出小电流，送丝机构送进焊丝，焊丝在待焊工件表面自发诱导电弧，与激光头产生的激光束复合进行焊接；电弧控制中心通过恒压特性电源实时监测焊接过程中电回路的电流大小，并根据电流大小调节送丝机构的焊丝送进行为和恒压特性电源的输出电流以维持电弧稳定。该焊接系统可将电弧引入大厚板超窄间隙焊接过程的高拘束空间内并与激光产生协同增强效应，结合了激光电弧复合焊与激光填丝焊的优势。

技术领域

本发明涉及一种激光-低电流焊丝自发诱导电弧复合焊接系统的焊接方法，属于焊接技术领域。

背景技术

目前基于铝合金激光焊接问题，采用激光电弧复合焊接能够提高激光吸收率、桥接能力，抑制铝合金的焊接缺陷，但是激光电弧复合焊接技术受限于焊枪尺寸，只适用于低于20mm板厚的焊接，难以适应厚度超过20mm的大厚板超窄间隙焊接。

采用激光填丝焊接虽然能够适应大厚板的超窄间隙焊接，但是由于其焊接工艺参数区间较小，焊接效率相对复合焊较低，并且容易出现未熔合等缺陷问题。

另外，激光电弧复合焊中电弧产生的等离子体能够稀释光致等离子体的粒子密度，降低光致等离子体的屏蔽效应，从而大幅度提高激光束能量传输及吸收效率。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种激光-低电流焊丝自发诱导电弧复合焊接系统的焊接方法，该焊接系统可将电弧引入大厚板超窄间隙焊接过程的高拘束空间内并与激光产生协同增强效应，结合了激光电弧复合焊与激光填丝焊的优势。

本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：一种激光-低电流焊丝自发诱导电弧复合焊接系统的焊接方法，复合焊接系统包括用于产生激光束的激光头、可实时调节焊丝送进速度的送丝机构、焊丝和保护气装置，其结构特点是：所述送丝机构包括适用于窄间隙的环形电极、用于约束焊丝位置、辅助送丝并实现环形电极与焊丝电连接的导电送丝轮、约束焊丝送进位置的送丝嘴和与环形电极连接的送丝机；所述复合焊接系统还包括恒压特性电源和电弧控制中心，恒压特性电源的正极与送丝机构的环形电极电连接，恒压特性电源的负极与待焊工件电连接；

焊接过程中，恒压特性电源输出小电流，送丝机构送进焊丝，焊丝在待焊工件表面自发诱导电弧，与激光头产生的激光束复合进行焊接；恒压特性电源、环形电极、导电送丝轮、焊丝与待焊工件之间形成电回路，电弧控制中心通过恒压特性电源实时监测焊接过程中电回路的电流大小，并根据电流大小调节送丝机构的焊丝送进行为和恒压特性电源的输出电流以维持电弧稳定，具体包括：

焊接过程中，送丝机构以设定的焊丝送进速度送进焊丝，焊丝尖端的液态熔滴接触待焊工件表面会在电流回路中形成短路电流；恒压特性电源监测到电回路中出现短路电流时，电弧控制中心通过调节恒压特性电源的输出电流，控制电流增长速度，防止熔滴迅速爆断，同时通过减小送丝机构的焊丝送进速度，增加熔滴脱离的驱动力，使得焊丝尖端的液态熔滴与焊丝迅速脱离并过渡至待焊工件熔池中，完成一次熔滴过渡；熔滴过渡后，焊丝与待焊工件表面分离引燃电弧；随着焊丝送进速度降低，焊丝尖端与待焊工件之间距离增大，电弧变长，电回路中电流迅速减小，恒压特性电源监测到电回路中的电流减小到设定的最小电流值时，电弧控制中心通过控制送丝机构使焊丝送进速度恢复至设定的焊丝送进速度。

开始焊接时，焊丝尖端的液态熔滴是在焊丝第一次接触待焊工件表面后，由电阻热和激光束热作用形成的，焊接过程中，焊丝尖端的液态熔滴是由电弧热和激光束热作用形成的。

下面结合焊接过程对电弧控制中心的工作方式进行具体描述：