[发明专利]一种铝合金厚板多层激光-TIG复合焊接装置及方法

说明书

一种铝合金厚板多层激光‑TIG复合焊接装置及方法，包括两个TIG电源、两把TIG焊枪、一个热丝电源和一个激光器，两个TIG电源和热丝电源配合，从而形成不同功率、不同位置和不同作用的三个电弧，并与激光束进行复合，从而实现了显著提高焊丝的熔化率，提高填充和盖面的焊接效率，而且解决激光熔化焊接工件时对坡口间隙适应性差的问题。本发明在焊接时，熔池后方具有保护熔池防止其氧化的TIG电弧保护气，可以保护焊接熔池防止其氧化，而且与MIG电弧相比TIG电弧焊接过程中焊接较为稳定，不易出现剧烈的焊接飞溅的情况，因此可去除每层填充焊后对焊道及其附近待焊区域清洗打磨工序，提高焊接效率。

技术领域

本发明涉及到铝合金板的焊接领域，具体的说是一种铝合金厚板多层激光-TIG复合焊接装置及方法。

背景技术

由于铝合金导电导热性好，线膨胀系数大，液态状态时流动性好，而且铝合金表面有一层氧化膜，因此焊接时常会有气孔、咬边、焊缝成形差等缺陷出现。铝合金厚板的传统焊接方法一般采用多层多道焊。传统的焊接方法热输入量大，热影响区宽、晶粒粗大，容易产生焊接变形和残余应力，焊接接头力学性能差。

公开日为2015.04.29的中国专利一种厚板多层激光-MIG复合焊接方法，公开了通过激光后置的方式对工件进行打底焊；之后清洗打磨打底焊形成的焊缝，通过激光前置的方式进行填充和盖面焊。此方法在进行每层填充焊之后，都要对焊道及其附近待焊区域清洗打磨，降低了焊接效率。而且MIG电弧在焊接过程中容易出现液态金属飞溅的情况，影响焊缝质量，同时为增大焊丝的熔化率需要增大焊接电流，这样会造成对焊缝热输入过大，进而会造成焊接工件变形量大、组织晶粒粗大，力学性能差的缺陷。

发明内容

为了解决现有厚板多层激光-MIG焊接方法在每层填充焊后需要对焊道及其附近待焊接区域清洗打磨所导致的焊接效率低的问题，同时解决焊缝气孔率高、打底焊时由于预留坡口间隙导致的激光对间隙适应性差、填充和盖面焊接效率低、焊接稳定性差等问题，本发明提供了一种铝合金厚板多层激光-TIG复合焊接装置及方法，该装置利用两把TIG焊枪、两个TIG电源和一个热丝电源，从而产生三个不同作用的电弧，这三个电弧与激光进行复合，从而使焊丝熔化后流入到激光束形成的熔池中。

本发明为解决上述技术问题所采用技术方案为：一种铝合金厚板多层激光-TIG复合焊接装置，包括第一TIG电源、第二TIG电源和热丝电源，其中，第一TIG电源的负极和正极分别与第一TIG焊枪和待焊接铝合金厚板连接，从而在第一TIG焊枪和待焊接铝合金厚板之间形成熔池电弧；所述热丝电源的负极和正极分别与第一TIG焊枪和焊丝连接，从而在第一TIG焊枪和焊丝的底端之间形成熔丝电弧；所述第二TIG电源的负极和正极分别与第二TIG焊枪和待焊接铝合金厚板连接，从而在第二TIG焊枪和待焊接铝合金厚板之间形成加热电弧，所述第一TIG焊枪和第二TIG焊枪之间具有朝待焊接铝合金厚板表面发射激光束的激光器。

作为上述铝合金厚板多层激光-TIG复合焊接装置的一种改进方案，所述第一TIG焊枪由一超声变幅杆控制其在焊接过程中，沿焊接方向往复振动。

作为上述铝合金厚板多层激光-TIG复合焊接装置的另一种改进方案，所述焊丝由送丝机构控制其送丝。

上述铝合金厚板多层激光-TIG复合焊接装置的焊接方法，该焊接方法是先进行打底焊接，之后再进行填充和盖面焊，其中：

1）打底焊接时，沿焊接方向，第一TIG焊枪设置在激光束的前方，并按照所述的方法将其与第一TIG电源和热丝电源连接；第二TIG焊枪设置在激光束的后方，并按照所述的方法将其与第二TIG电源连接，或依照所述的方法将其与第二TIG电源和超声变幅杆连接，之后进行焊接操作；

2）填充和盖面焊时，沿焊接方向，第二TIG焊枪设置在激光束的前方，并按照所述的方法将其与第二TIG电源连接，或依照所述的方法将其与第二TIG电源和超声变幅杆连接；第一TIG焊枪设置在激光束的后方，并按照所述的方法将其与第一TIG电源和热丝电源连接，之后进行焊接操作。