[发明专利]一种双束激光电弧复合单面横焊方法及装置

说明书

本发明提供了一种双束激光电弧复合单面横焊方法及装置，所述焊接方法包括以下步骤：对焊接工件进行表面处理，并固定焊接工件；将一个双束激光电弧复合装置和一个喷气装置设置在焊接工件的待焊一侧；设置焊接工艺参数，开启喷气装置和双束激光电弧复合装置，进行横焊焊接。焊接方法使用的横焊装置包括一个双束激光电弧复合装置和一个喷气装置，双束激光电弧复合装置包括沿焊接方向依次设置的TIG焊枪、第一激光器、第二激光器和GMAW焊枪；喷气装置放置于第一激光器下方侧边，并且喷出保护气的流量和方向可调节。本发明提供的焊接方法解决了侧壁未熔合和咬边问题，降低焊缝气孔率，提高焊接效率。

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，具体的说是一种双束激光电弧复合单面横焊方法及装置。

背景技术

激光-GMAW(熔化极气体保护电弧)复合横焊是一种重要的连接形式，与水平焊接相比，由于重力的影响，横焊过程中熔滴过渡行为更为复杂，熔滴稳定过渡是焊缝成形、抑制横焊侧壁未熔合和未焊透等焊接缺陷的关键。激光功率和光丝间距(激光和焊丝之间的距离)是主要影响因素，激光功率越大，光丝间距越小，激光对电弧熔滴过渡行为的影响越大。

激光-GMAW复合横焊过程中，激光匙孔金属等离子体出现周期波动，金属蒸气也出现周期波动，激光功率越大，匙孔金属等离子体和金属蒸气的波动越大，导致激光匙孔金属等离子体与电弧等离子的相互作用以及金属蒸气反冲力对熔滴的阻碍作用都出现更大波动。激光功率越大，熔滴直径的波动越大，熔滴脱离焊丝后，在其飞行的过程中受激光匙孔金属蒸气反冲力的作用越强。

相关文献表明，激光-GMAW复合横焊过程中，随着光丝间距的增大，激光匙孔金属等离子体对电弧的吸引作用减弱，金属蒸气反冲力对熔滴过渡的阻碍作用也减弱，熔滴过渡受激光的影响变弱，熔滴过渡频率增大，但是，熔滴容易落在下侧壁上，未能顺利过渡到熔池中，从而出现侧壁未熔合的焊接缺陷。随着光丝间距的减小，激光匙孔金属等离子体对电弧的吸引作用增强，提高熔滴过渡的稳定性，熔滴稳定的过渡到熔池中，解决了横焊侧壁未熔合问题，但是，由于光丝间距的减小，激光匙孔金属蒸气对熔滴过渡的阻碍作用越强，降低了熔滴过渡的频率，进而降低了焊接效率。

发明内容

为了解决激光-GMAW复合横焊中侧壁未熔合缺陷、咬边问题，同时增大熔滴过渡频率、提高焊接熔化填充效率以及提高熔滴过渡的稳定性，本发明提供一种双束激光电弧复合单面横焊方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种双束激光电弧复合单面横焊方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：对焊接工件进行表面处理，并固定焊接工件；

步骤二：将一个双束激光电弧复合装置设置在焊接工件的待焊一侧，双束激光电弧复合装置包括沿焊接方向依次设置的TIG(钨极惰性气体保护电弧)焊枪、第一激光器、第二激光器和GMAW焊枪(3)，然后在第一激光器下方侧边设置一个喷气装置；

步骤三：设置焊接工艺参数，开启喷气装置和双束激光电弧复合装置，进行横焊焊接。

作为上述一种双束激光电弧复合单面横焊方法的一种优化方案：所述第一激光器发出第一激光束和第二激光器发出第二激光束均垂直于焊接工件表面。

作为上述一种双束激光电弧复合单面横焊方法的一种优化方案：所述TIG焊枪、第一激光器、第二激光器和GMAW焊枪的辅助电流输出类型是连续输出或者脉冲输出。

作为上述一种双束激光电弧复合单面横焊方法的一种优化方案：所述喷气装置的喷气范围是从第一激光束到熔池尾部，喷器装置喷气流量为5～100L/min，喷气方向与垂直方向的夹角为2～80°。