[发明专利]一种厚板超高功率双光束激光-高频脉冲深熔TIG复合焊接的方法

说明书

一种厚板超高功率双光束激光‑高频脉冲深熔TIG复合焊接的方法。本发明属于焊接领域。本发明为解决现有常规超高功率激光‑深熔TIG复合焊接所存在气孔和裂纹倾向性严重的技术问题。方法：S1：对坡口和待焊表面进行打磨或清洗，设置成对接接头并固定；S2：设置激光头和TIG焊枪角度，设置TIG焊枪钨极尖端距待焊厚板表面上的两个激光斑点中心连线中点的距离；S3：设置超高功率双光束激光‑高频脉冲深熔TIG复合焊接的参数；S4：设置保护气体；S5：通保护气，同步进行超高功率双光束激光‑高频脉冲深熔TIG复合焊接。本发明的方法能抑制焊缝气孔和裂纹，改善焊接质量。

技术领域

本发明属于焊接领域，具体涉及一种厚板超高功率双光束激光-高频脉冲深熔TIG复合焊接的方法。

背景技术

激光-传统TIG电弧复合焊接解决了单激光焊接时能量利用率低、对装配间隙要求高的问题，且增加了焊接熔深，降低了能耗，改善了接头质量，在航空航天、车辆工程、船舶制造等领域得到广泛应用。但是其中的传统TIG电弧焊接熔深小，所以该工艺主要针对中薄板焊接。激光-深熔TIG复合焊接技术是一种新型的激光-电弧复合焊接技术，其中深熔TIG是指一种基于传统TIG，通过水冷钨极产生阴极收缩，并配合较大电流的电弧“匙孔”焊接方法，由于深熔TIG电弧焊接熔深大，所以该工艺更适合中厚板焊接。

当采用小功率激光与深熔TIG复合时，该工艺是一种深熔TIG电弧为主，小功率激光为辅的焊接方法。其中小功率激光产生的激光“匙孔”效应和激光等离子体，能够调控深熔TIG电弧，稳定了深熔TIG电弧“匙孔”，提升了深熔TIG焊接工艺窗口，而且激光入射至深熔TIG电弧“匙孔”底部，进一步增加了焊缝熔深。

当采用超高功率激光与深熔TIG复合时，该工艺是一种超高功率激光焊接为主，深熔TIG电弧为辅的焊接方法。其中深熔TIG电弧挺度高和穿透力强，将超高功率激光入射至深熔TIG电弧“匙孔”中，强制扩大超高功率激光“匙孔”开口面积，同时约束了激光“匙孔”开口处金属液柱飞出熔池表面，能够有效抑制厚板超高功率激光焊接飞溅和表面塌陷等缺陷，明显改善焊缝成形，增加了焊接过程稳定性。

超高功率激光-深熔TIG复合焊接是一种很有应用前景的厚板焊接方法，但目前它还有如下缺点：超高功率激光“匙孔”窄而且极深，容易导致焊缝容易出现气孔、裂纹等缺陷问题；深熔TIG热输入大，导致焊缝组织粗大，热影响区大，焊接变形严重，不适用于热输入敏感材料焊接。

发明内容

本发明为解决现有超高功率激光-深熔TIG复合焊接过程中气孔和裂纹倾向性严重的技术问题，同时改善深熔TIG热输入大导致焊缝组织粗大、热影响区大和焊接变形严重等缺点，而提供了一种厚板超高功率双光束激光-高频脉冲深熔TIG复合焊接的方法。

本发明的一种厚板超高功率双光束激光-高频脉冲深熔TIG复合焊接的方法，其中深熔TIG是指一种基于传统TIG电弧，通过水冷钨极产生阴极收缩效应，并配合较大电流的新型电弧“匙孔”焊接方法，其特征在于，该复合焊接方法按以下步骤进行：

S1：将待焊厚板坡口和待焊表面进行打磨或清洗，然后将待焊厚板工件设置成对接接头并固定；

S2：设置激光头和深熔TIG焊枪角度，激光头与待焊厚板工件表面法线方向的夹角为0～15°，激光头与深熔TIG焊枪夹角为5～45°，设置深熔TIG焊枪钨极尖端距待焊厚板工件表面上的两个激光斑点中心线的中点的距离为0～10mm；

S3：设置超高功率双光束激光-高频脉冲深熔TIG复合焊接的参数，所述双光束激光的参数为：双光束激光总输出功率为10KW～60KW，激光离焦量为+20mm～-20mm，双光束激光斑点间距为0.5mm～5mm；所述高频脉冲深熔TIG焊的参数为：钨极直径为4mm～12mm，电源模式为脉冲直流或脉冲交流，焊接平均电流为480A～800A，脉冲频率为500Hz～100KHz，占空比为15％～85％；