[发明专利]基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接方法与系统

权利要求书

1.基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：提供第一母材和第二母材，并对接形成窄间隙接头，采用激光自熔焊完成窄间隙接头打底焊；

步骤2：提供激光填丝焊接系统，激光填丝焊接系统包括：同轴送丝系统、旁轴双光束激光系统、电磁场系统、旁轴保护气供给系统、焊缝表面轮廓检测仪和工控机；

所述同轴送丝系统包括同轴送丝头和送丝机；

所述旁轴双光束激光系统包括第一激光头、第二激光头、第一传输光纤、第二传输光纤、第一激光器和第二激光器；

所述电磁场系统包括第一电磁线圈和第二电磁线圈；

所述旁轴保护气供给系统包括旁轴喷嘴和保护气瓶；

步骤3：焊缝表面轮廓检测仪、第一激光头、同轴送丝头、第二激光头和旁轴喷嘴沿焊接方向前后成列布置，同步移动；第一电磁线圈安装于同轴送丝头上，第二电磁线圈设置在熔池下方并与第一电磁线圈同步移动；

步骤4：开启激光填丝焊接系统，焊缝表面轮廓检测仪对焊接前方进行轮廓检测，工控机根据轮廓形貌实时调整送丝速度、激光功率和电磁场强度，调控金属熔滴的形态；同轴送丝头垂直向下推送焊丝；第一激光头和第二激光头分别输出第一激光束和第二激光束旁轴倾斜辐照焊丝前端，熔化焊丝并加热焊接区；第一电磁线圈产生向下的电磁力、第二电磁线圈产生向上的电磁力作用于金属熔滴；旁轴喷嘴吹送保护气体；

步骤5：焊缝表面轮廓检测仪、第一激光头、同轴送丝头、第二激光头和旁轴喷嘴沿焊接方向同步移动，实施单道焊接；

步骤6：完成单道焊接后，焊缝表面轮廓检测仪、第一激光头、同轴送丝头、第二激光头和旁轴喷嘴回到起始位置并沿垂直于焊接移动方向向上移动，开始下一道焊接；

步骤7：重复步骤5和步骤6，直至填满母材坡口，关闭激光填丝焊接系统，完成焊接过程。

2.根据权力要求1所述的基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接方法，在步骤4中第一激光头、第二激光头与同轴送丝头之间的夹角为α，α的调节范围为10°～45°。

3.根据权力要求1所述的基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接方法，在步骤4中焊丝直径为1.6～2.5mm。

4.根据权力要求1所述的基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接方法，在步骤4中焊丝前端与焊缝上表面距离为h，h的调节范围为5～15mm。

5.根据权力要求1所述的基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接方法，在步骤4中第一电磁线圈和第二电磁线圈产生的磁场强度大小为20～200mT。

6.根据权力要求1所述的基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接方法，在步骤6中，焊缝表面轮廓检测仪、第一激光头、同轴送丝头、第二激光头和旁轴喷嘴沿垂直于焊接移动方向向上移动的距离为单道厚度，0.5～2mm。

7.基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接系统，其特征在于，包括同轴送丝系统、旁轴双光束激光系统、电磁场系统、旁轴保护气供给系统、焊缝表面轮廓检测仪和工控机；所述同轴送丝系统包括同轴送丝头和送丝机；所述旁轴双光束激光系统包括第一激光头、第二激光头、第一传输光纤、第二传输光纤、第一激光器和第二激光器；所述电磁场系统包括第一电磁线圈和第二电磁线圈；所述旁轴保护气供给系统包括旁轴喷嘴和保护气瓶。焊缝表面轮廓检测仪、第一激光头、同轴送丝头、第二激光头和旁轴喷嘴沿焊接方向前后成列布置，同步移动；第一电磁线圈安装于同轴送丝头上，第二电磁线圈设置在熔池下方并与第一电磁线圈同步移动。