[发明专利]一种厚板超高功率激光扫描-高频脉冲深熔TIG复合焊接的方法

说明书

一种厚板超高功率激光扫描‑高频脉冲深熔TIG复合焊接的方法。本发明属于焊接领域，主要为解决厚板常规超高功率激光‑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。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激光扫描中心点的距离；S3：设置超高功率激光扫描‑高频脉冲深熔TIG复合焊接的参数；S4：设置保护气体；S5：通入保护气体，同步进行超高功率激光扫描‑高频脉冲深熔TIG复合焊接。本发明的复合焊接方法能抑制焊缝气孔和裂纹，改善焊缝成形质量。

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激光扫描-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的能量利用率低、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”开口面积的同时约束了激光“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飞溅和表面塌陷等缺陷，明显改善焊缝成形，且增加了焊接过程稳定性，避免了钨极烧损，显著提高厚板焊接效率。

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的焊接。

发明内容

本发明为解决现有厚板常规超高功率激光-深熔TIG复合焊接所存在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，提供了一种厚板超高功率激光扫描-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激光扫描-高频脉冲深熔TIG复合焊接的方法按以下步骤进行：

S1：将待焊厚板的坡口和待焊表面进行打磨或清洗，然后将待焊厚板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表面上的激光扫描中心点距离为0～10mm；

S3：设置超高功率激光扫描-高频脉冲深熔TIG复合焊接的参数，所述激光扫描的参数为：激光输出功率为10KW～60KW，激光离焦量为+20mm～-20mm，激光扫描幅度为0.5mm～5mm，扫描频率为20Hz～2000Hz；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％；

S4：设置保护气体为惰性气体或CO₂/O₂的混合气体；