[发明专利]一种采用低功率激光搅拌辅助的高速TIG焊接方法

说明书

本发明涉及一种采用低功率激光搅拌辅助的高速TIG焊接方法，所述的方法采用TIG电弧在前低功率激光束在后的联合焊接方式对工件不开坡口进行对接，焊接时工件做匀速运动，TIG电弧固定不动，低功率激光束相对于TIG电弧快速搅拌；用于不锈钢、铝合金、钛合金或镁合金的薄板在不填充焊材和不开坡口对接形式的TIG焊接。本发明采用低功率快速激光搅拌作用于熔池尾部，强烈干预熔融金属向熔池尾部流动，从而抑制其在尾部堆积，将咬边和驼峰等缺陷的形成消灭在萌芽状态，从根本上抑制了此类缺陷的产生，在显著提高焊接效率的同时，细化焊缝组织和消除气孔，进一步提高焊接质量。

技术领域

本发明涉及高速焊接领域，具体涉及一种采用低功率激光搅拌辅助的高速TIG焊接方法。

背景技术

钨极惰性气体保护焊(Tungsten inert gas,TIG)具有电弧稳定、成本低、焊缝平整美观、焊接质量高等特点，从而在工业生产中被广泛应用。但是传统TIG焊的钨极对电流的承载能力有限，在大电流焊接时易造成钨极的烧损和焊缝夹钨等焊接缺陷，严重影响了焊缝成形以及生产效率。另外，在高速焊接时，会出现驼峰和咬边等成形缺陷，严重恶化焊缝成形和焊接接头性能。

对于高速TIG焊接时缺陷的产生，究其原因，主要是大电流时的电弧压力过大，导致熔池产生严重的下凹变形，此时等离子流剪切力成为驱动熔池流动的主导因素，在这个力的作用下，熔池金属从熔池中心向外部流动，同时由于电弧的高速运动，导致熔融金属向熔池尾部强烈流动，在熔池后边缘，受到已凝固焊缝的阻碍作用而聚集和积累，并在熔池快速冷却过程中迅速凝固，最终形成咬边和驼峰等缺陷，使得焊缝成形和性能严重恶化。因此，在钨极氩弧焊的高速焊接中，如何在保证焊接质量的条件下，实现消除咬边、驼峰等缺陷成为一个亟待解决的问题，对于推动我国的制造业的发展具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种采用低功率激光搅拌辅助的高速TIG焊接方法，利用快速的激光搅拌作用于熔池尾部，可以明显抑制高速TIG焊接时熔池金属在尾部的聚集和积累，消除咬边和驼峰等缺陷。该方法不仅可以实现不锈钢、铝合金、钛合金或镁合金的薄板的高速优质焊接，还可以用于厚板的打底焊接和薄壁管的焊接。

本发明通过以下技术方案实现：

一种采用低功率激光搅拌辅助的高速TIG焊接方法，所述的方法采用TIG电弧在前低功率激光束在后的联合焊接方式对工件不开坡口进行对接，焊接时工件做匀速运动，TIG电弧固定不动，低功率激光束相对于TIG电弧快速搅拌；具体步骤如下：

1)符合要求的两个工件装夹在高速移动平台上；

2)布置焊枪和低功率激光束：沿所述高速移动平台的移动方向，所述TIG电弧在前，所述低功率激光束在后；所述TIG电弧利用电弧提供熔化工件所需要的主要能量；所述低功率激光束快速搅拌作用于熔池尾部区域；

3)焊接开始时的启动顺序：所述TIG电弧比所述低功率激光束启动滞后1～3s；所述TIG电弧启动时，启动所述低功率激光束快速搅拌；同时启动所述高速移动平台进行匀速运动；

4)焊接结束时的关闭顺序：所述低功率激光束比所述TIG电弧的关闭滞后2～3s；关闭所述TIG电弧，并停止所述高速移动平台的移动；关闭所述低功率激光束，并停止所述低功率激光束的搅拌。

进一步，步骤2)中，所述低功率激光束在工件表面的照射点与所述TIG电弧的钨极的尖端在工件表面的垂直投影点之间的距离为0～15mm；所述TIG电弧位于两个工件的对接平面内，且与两个工件的表面的对接线成50～90°夹角，所述激光束位于两个工件的对接平面内，且与两个工件的表面的对接线成90～130°夹角，所述TIG电弧的钨极的尖端到工件的表面的垂直距离为0.5～8mm。

进一步，步骤3)中，所述低功率激光束的搅拌频率为10～1000Hz、搅拌幅度为0～5mm。