[发明专利]一种自熔丝激光深熔焊接方法

说明书

本发明涉及一种自熔丝激光深熔焊接方法，利用两束激光进行激光填丝焊接，第一束激光熔化焊接工件形成匙孔进而形成熔池，第二束激光束位于第一束激光束形成的熔池边缘位置，第二束激光束用于熔化固态焊丝，固体焊丝熔化后依靠表面张力作用沿熔池边缘不断流入熔池中，最终完成焊接。由于第二束激光在第一束激光束形成的熔池边缘位置，因此第二束激光束熔化焊丝形成的液态金属在熔池表面张力的吸引作用下，可连续的流入熔池中，而这种沿熔池边缘连续流入熔池对匙孔和熔池的冲击最小，可明显提高焊接过程的稳定性，明显降低工艺性气孔的数量，进而提高焊缝质量。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种自熔丝激光深熔焊接方法。

背景技术

激光焊接技术相对常规焊接方法来说，具有焊接速度快、焊接工件变形小特点。激光填丝焊技术在航空、航天、汽车、船舶等工业领域应用广泛。然而传统激光填丝焊，激光束的能量有两个作用，一个作用是作为热源形成匙孔进而形成熔池，另一个作用是熔化固态焊丝。而传统激光填丝焊固体焊丝需要送入到匙孔边缘进而依靠激光能量以及熔池的热辐射来熔化，但是这会直接导致液态金属进入熔池过程中冲击匙孔，导致匙孔稳定性变差，甚至匙孔底部闭合，从而产生焊接气泡，当焊接气泡在熔池凝固前未逃逸出熔池，则会在焊缝中形成气孔，影响焊缝质量。

传统的激光填丝焊，焊丝主要依靠激光能量熔化，因此设计焊接工艺时需要考虑激光能量与焊丝送进速度的匹配关系。对于焊丝送丝速度要求较高的焊接工艺，为可靠熔化焊丝势比会增大激光能量，这样就会造成对焊接工件的热输入过大，甚至会引起焊接工件变形，也会造成焊缝晶粒组织粗大，最终造成焊缝力学性能变差。

中国专利《一种高频振动激光自熔丝焊接方法》公开了一种高频振动激光自熔丝焊接方法，将激光光斑聚焦在焊丝上，压电陶瓷制动器安装在焊丝末端；通入保护气体，启动激光器和压电陶瓷制动器，送丝速度5～10m/min，使激光束始终聚焦在焊丝上，从而实现激光自熔丝焊接。这种方法由于只有一束激光束既形成匙孔和熔池，又直接作用于焊丝（熔化焊丝），势比会造成焊丝端部熔化的液态金属沿匙孔边缘填充进熔池，造成对匙孔的冲击，匙孔闭合形成焊接气泡，影响最终焊缝成形。由于激光能量需要足够大才能保证既能完全熔化焊丝又熔化焊接工件，势必会造成对焊接工件的热输入过大，甚至会引起焊接工件变形，也会造成焊缝晶粒组织粗大，最终造成焊缝力学性能变差。中国专利《一种采用双TIG焊枪的激光填丝焊的熔丝方法》公开了通过在激光束前方，焊接电源的两端分别连接两个TIG焊枪的两端，之后在双TIG焊枪间产生电弧，依靠电弧熔化焊丝，焊丝熔化成熔滴形成熔滴过渡滴落入熔池。中国专利《一种激光液态填充焊的熔丝方法》公开了通过焊接电源的两端分别连接焊丝和母材，启动焊接电源后在焊丝和母材直接产生电弧，之后依靠振动装置使熔滴滴落到熔池中。上述两个专利均存在焊丝端部熔化的熔滴滴落入熔池会造成对熔池的冲击，影响匙孔的稳定性，进而会产生焊接气泡，影响焊缝质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种自熔丝激光深熔焊接方法，以解决现有技术中激光填丝焊低速和高速焊接过程固态焊丝送到匙孔边缘依靠激光能量熔化后冲击匙孔、降低激光能量对母材的热输入过大、焊接工件变形、力学性能变差的问题。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种自熔丝激光深熔焊接方法，利用两束激光进行激光填丝焊接，第一束激光熔化焊接工件形成匙孔进而形成熔池，第二束激光束位于第一束激光束形成的熔池边缘位置，第二束激光束用于熔化固态焊丝，固体焊丝熔化后依靠表面张力作用沿熔池边缘不断流入熔池中，最终完成焊接。

作为本发明一种自熔丝激光深熔焊接方法的进一步优化：具体包括以下步骤：

S1、根据不同材质的焊接工件在不同焊接速度下对焊接热输入的要求，计算第一束形成匙孔及熔池的激光束能量；

S2、根据焊丝送丝速度计算所需熔化焊丝的第二束激光束的能量；