[发明专利]能量拘束型窄间隙激光填丝焊接方法

说明书

本发明公开了一种能量拘束型窄间隙激光填丝焊接方法，涉及激光焊接技术领域，该方法包括以下步骤：S10，坡口设计，在两个待焊接件之间加工出坡口；S20，焊前准备，将两个待焊接件固定在工作台上，利用保护气对坡口进行清理；S30，预焊，将焊丝送入坡口的底部，激光束对焊丝和待焊接件进行预焊将焊丝固定在坡口的底部，预焊采用正离焦的激光束进入坡口焊接；S40，连续焊，负离焦的激光束进入坡口进行焊接，焦点位于焊丝的内部。本发明通过采用正离焦激光束的预焊与负离焦激光束的连续焊相结合对窄间隙激光填丝焊接时，在降低焊接功率的同时，仍能够保证窄间隙的侧壁熔合和窄间隙激光填丝焊接的焊接强度。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，更具体的说是涉及一种能量拘束型窄间隙激光填丝焊接方法。

背景技术

厚板焊接结构在船舶制造、海洋工程、核电设备、航空航天等领域有着广泛应用，尤其在核电设备领域厚板应用最多，板厚范围也最大，比如反应堆压力容器多采用大厚度不锈钢板焊接而成，而有些容器壁厚最高可达250mm。目前厚板焊接的方法主要是氩弧焊(TIG)、窄间隙埋弧焊和窄间隙熔化极气体保护焊。由于这些焊接方法的热输入量大，焊接接头组织较粗大，接头残余应力及变形大。

相比常规焊接方法，窄间隙激光填丝焊接方法结合了激光焊和窄间隙焊的双重优势，具有热输入小、焊接热影响区及焊接变形小等优点，作为一种高效的厚板焊接方法，越来越受到重视。已有的厚板的窄间隙激光填丝焊接技术多采用聚焦光斑作用于焊丝，通过深熔焊接模式将焊丝熔化填充间隙形成焊缝。此方法可焊接的板厚范围较小，且易出现焊接气孔及底部未熔合等缺陷。这是由于激光光束发散角的存在，间隙宽度必须要足够大才能保证光束不被坡口上端表面或侧面阻挡而作用于坡口底部。随着所焊板厚的增加间隙宽度随之增大。但当间隙较大时，由于激光能量高度集中，激光焊的熔宽有限，所以会出现侧壁未熔合缺陷。现有技术中如专利CN103801833B和专利CN108705195A均是通过离焦量为正离焦的方式焊接，使激光束进入待焊工件窄间隙坡口，同时作用于坡口底部及侧壁，进而解决在窄间隙焊接过程中所发生的侧壁未熔合的缺陷，但是，当激光束的离焦量采用正离焦时，激光焊的焊接强度会有所下降，因此需要通过增加光纤激光器的输出功率来保证焊接强度，导致在激光器的选择方面有大功率的要求，无疑增加了光纤激光器的选择成本。

因此，如何提供一种能够通过小功率的光纤激光器对窄间隙进行激光焊接，同时能够保证窄间隙侧壁熔合，并能保证焊接强度的能量拘束型窄间隙激光填丝焊接方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能量拘束型窄间隙激光填丝焊接方法，旨在解决上述背景技术中的技术问题之一，通过小功率的光纤激光器能够对窄间隙的侧壁进行融合，并能保证窄间隙的焊接强度，进而在保证焊接强度的前提下，能够降低光纤激光器的选择成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种能量拘束型窄间隙激光填丝焊接方法，该方法包括以下步骤：

S10，坡口设计，在两个待焊接件之间加工出坡口；

S20，焊前准备，将两个待焊接件固定在工作台上，利用保护气对所述坡口进行清理；

S30，预焊，将焊丝送入所述坡口的底部，激光束对焊丝和待焊接件进行预焊将焊丝固定在所述坡口的底部，预焊采用正离焦的激光束进入所述坡口焊接；

S40，连续焊，负离焦的激光束进入所述坡口进行焊接，焦点位于焊丝的内部；

其中，预焊过程和连续焊过程均向焊接点吹保护气。

进一步地，预焊时的焊接功率小于连续焊时的焊接功率。

进一步地，所述预焊采用点焊、间隔焊或螺旋焊。

进一步地，所述坡口的截面形状为I型、U型或V型。