[发明专利]适用于厚壁构件窄间隙焊接的激光-电弧复合焊接方法

说明书

本发明提出一种适用于厚壁构件窄间隙焊接的激光‑电弧复合焊接方法，该方法先坡口设计，然后选定多股绞合焊丝绞合结构，然后选定绞合焊丝种类，然后选定多股绞合焊丝捻制参数，所述多股绞合焊丝捻制参数包括多股绞合焊丝捻距倍数和螺旋升角；然后设定焊接工艺参数，然后坡口清理，装夹，焊接，清理。本发明针对窄间隙厚壁焊接结构件，通过选用具有自旋转特性的多股绞合焊丝，解决窄间隙激光‑电弧复合焊侧壁熔合不良、熔敷效率低等问题，提出一种适用于厚壁构件的窄间隙、高效、控性的激光‑电弧复合焊接方法，将过多股绞合焊丝制作过程中单丝成分设计及捻指参数设置，实现厚壁构件窄间隙焊缝成形与接头性能的双重调控。

技术领域

本发明涉及一种适用于厚壁构件窄间隙焊接的激光-电弧复合焊接方法，属于材料加工焊接技术领域。

背景技术

厚壁构件窄间隙焊接方法主要是TIG焊、MIG焊、埋弧焊、激光填丝焊、电子束焊、激光-电弧复合焊等，现有焊接方法都不能同时满足高效、优质、自动化焊接生产需求。窄间隙TIG焊，其突出优点为能得到较高的接头质量、热输入量控制较为容易、能适用于大部分材料的焊接及适用于全位置焊接，最大的缺点也是制约其发展的问题就在于效率太低；窄间隙MIG焊接最大的优势就是熔敷速度快，因此其焊接效率较高，但当焊接喷嘴进入坡口时，电弧张角较小，坡口深处易产生侧壁未熔合等缺陷；窄间隙埋弧焊尽管具有单道调控金属多，效率高等优点，但焊完一道后必须进行层间熔渣清理，由于坡口窄而深，熔渣的清理，尤其是初始几层焊缝的溶渣清理十分困难；激光填丝焊接对工件间隙、对中度、错边的敏感性大，对工件装配精度要求苛刻，厚壁构件多层多道焊接时，每一层焊接对后续焊接质量影响较大，增加了厚壁构件焊接的废品率；窄间隙电子束焊虽然具有能量密度高、焊缝深宽比大、焊缝热影响区小等特点，但是电子束焊需要在真空环境下进行焊接，对于厚壁构件焊接过程成本高。

窄间隙激光-电弧复合焊接技术由于具有高焊接速度、桥接能力好、可通过焊丝调整接头化学成分、设备集成要求较低等显著优势，虽然一定程度上解决了上述单一焊接热源的热输入大、焊接效率低、工况适应性差等焊接问题，但是仍不能有效解决厚壁构件窄间隙焊接侧壁未熔合、气孔、高焊速低熔效率的问题。关于解决窄间隙激光-电弧复合焊侧壁熔合不良问题国内外研究学者也提出很多改进方法，例如增大焊丝直径、电机驱动旋转电弧、电磁控制电弧摆动、电机驱动电弧摆动、摆动激光束等方式。采用大直径焊丝时，焊接过程焊丝端部面积增大电弧面积增大，使得在窄间隙坡口焊接中电弧笼罩坡口使电弧热量传递给侧壁，从而解决侧壁熔合不良的问题。但增大焊接直径会导致焊接热输入大，接头软化现象严重，实际生产过程中容易出现气孔、裂纹等缺陷，接头力学性能降低；采用电机驱动旋转电弧、电磁控制电弧摆动、电机驱动电弧摆动方式解决窄间隙侧部熔合不良等问题时，通过外加辅助设备使电弧在坡口内做摆动或旋转运动，增加焊接热量向更好的向侧壁传递，从而解决侧壁熔合不良的问题，但是这些方法需要改进焊接设备和外加辅助设备，大大增加了焊接设备的成本；当采用摆动激光束焊接解决窄间隙侧部熔合不良等问题，摆动的激光束扩宽熔池面积，增加熔池流速，使焊接热量更好的向侧壁传递，从而解决侧壁熔合不良的问题，但是激光束的摆动会影响焊接过程中匙孔的稳定性，影响焊接质量。因此针对上述厚壁构件窄间隙焊接侧壁未融合、气孔等焊接问题，开发一种适用于厚壁构件焊接的新型高效、优质、节能的焊接方法十分重要。

发明内容

本发明针对窄间隙厚壁焊接结构件，通过选用具有自旋转特性的多股绞合焊丝，解决窄间隙激光-电弧复合焊侧壁熔合不良、熔敷效率低等问题，提出一种适用于厚壁构件的窄间隙、高效、控性的激光-电弧复合焊接方法。

本发明提出一种适用于厚壁构件窄间隙焊接的激光-电弧复合焊接方法，具体包括以下步骤：

(1)坡口设计：根据所焊接材料及板厚设计窄间隙激光-电弧复合焊的焊接坡口；

(2)选定多股绞合焊丝绞合结构；

(3)选定绞合焊丝种类；

(4)选定多股绞合焊丝捻制参数，所述多股绞合焊丝捻制参数包括多股绞合焊丝捻距倍数和螺旋升角；