[发明专利]一种低功率连续激光诱导二氧化碳电弧焊接方法

说明书

本发明公开了一种低功率连续激光诱导二氧化碳电弧焊接方法，包括如下步骤：选取焊接母材和焊接填充材料，保护气体为CO₂气体，采用低功率连续激光器；打磨母材的表面后，放在夹具上，调整焊枪与激光的位置，调整激光离焦量及光丝间距，然后使用夹具将母材固定；打开焊枪、水冷装置、低功率连续激光器，焊接电流150～200A，焊接电压20～24V，气流量10～18L/min，干伸长10～15mm，焊接速度250～320mm/min。本发明能够使用适合的工艺参数实现低功率连续激光对于CO₂电弧的诱导焊接，实现焊接熔深的增加，大大提高了中厚板T型结构条件下焊接电弧的稳定性，明显提高焊后工件相关性能。

技术领域

本发明涉及焊接方法，具体为一种低功率连续激光诱导二氧化碳电弧焊接方法。

背景技术

CO₂气体保护电弧焊是采用CO₂气体作为主要保护气体，焊丝作为熔化电极的一类电弧焊方法。CO₂气体保护电弧焊因具有廉价、高效、抗锈、低氢、便于实现自动化等优点已经成为低碳钢和低合金钢等黑色金属焊接中实际生产使用、应用最为广泛的方法；在实际生产使用中具有很大的占比。

激光焊接是高能束焊接的代表方式之一，具有诸多特点，激光束有较高的能量密度、进行焊接操作时的抗干扰能力强，同时模块化的结构易于维护及维修。目前应用于实际生产的激光多为千瓦级以上的高功率激光，存在着采购成本高、维护成本高以及普遍设备体积大等问题，同时我国当前用于实际焊接生产的高功率激光器多为国外进口，存在明显的技术壁垒。

随着国家对激光事业的重视和进一步的投入，目前国内厂商已经可以实现百瓦级激光的国产化和量产化，不仅采购成本大幅降低且使用成本也仅为正常高功率激光的十几分之一。但是百瓦级的激光由于自身功率较小等局限，目前无法应用于中厚板T型结构的钢材等黑色金属的焊接。本专利技术，在相应的参数下可以实现中厚板T型结构的有效焊接，相较于传统的高功率激光焊接及高功率激光电弧复合焊接，大幅降低设备及生产成本。

CO₂电弧焊接是目前使用范围最广的焊接方法，在高温下，CO₂气体会分解产生CO气体跟O₂，分解过程产生吸热，会导致电弧在熔滴下方形成，阻碍了熔滴的过渡，形成了短路过渡，使得焊接过程不稳定，出现飞溅大，熔深浅这些问题；同时针对中厚板T型结构焊接时，由于电弧遵从最小电压原理，焊接电弧会在T型结构的侧壁左右漂移，焊后产生影响结构使用性能的缺陷。

对于单纯激光(高功率激光和低功率激光)焊接，焊接时工件的装配间隙要求很严格，同时在焊接时易产生气孔、咬边等焊接缺陷。为了消除或者减少单纯激光焊接或者单纯电弧焊接时产生的上述缺陷，同时又要保留两种焊接方法的优点。采用本专利技术，在最适的实验数据下，可以有效实现中厚板T型结构的焊接，且焊后工件缺陷明显减少，结构相应性能明显提高

目前激光与电弧复合焊接主要集中在激光-TIG电弧、激光-MAG电弧和激光-PAW电弧上，而尚未对低功率连读激光与CO₂电弧交互作用进行研究。专利申请号为2017107595930.4的专利公开了一种大功率激光由于电弧复合焊接的方法，激光设备功率达到6000W，设备价格昂贵。专利申请公布号为2017107595930.4的专利公开了一种低功率连续激光诱导电弧复合能的加工方法，所采用的是脉冲激光器，其平均功率为500W，但实际对生产有利的是其上千瓦的峰值功率，并非严格意义上的低功率连续激光，且该低功率脉冲激光器的价格昂贵，难以普及和推广。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种针对中厚板T型结构、能够实现大熔深、高效、低成本焊接的低功率连续激光诱导二氧化碳电弧焊接方法。

技术方案：本发明所述的一种低功率连续激光诱导二氧化碳电弧焊接方法，包括如下步骤：