[发明专利]一种点环激光与电弧复合焊接方法

说明书

一种点环激光与电弧复合焊接方法，本发明属于激光加工技术领域。本发明要解决现有激光‑电弧复合焊接接头存在飞溅、咬边、焊瘤、侧边未熔合的焊接缺陷问题。方法：一、焊前焊件坡口加工及工装固定；二、点环激光与电弧复合焊接。本发明用于点环激光与电弧复合焊接。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域。

背景技术

近几十年来，激光焊接技术的应用范围不断拓宽。激光焊接技术已经广泛应用于国防、船舶、航空航天及医疗等行业。随着激光系统不断提升改进，激光功率不断增大，光束质量不断提高，激光焊接可实现大熔深、高能量密度的快速焊接。同时激光焊接热影响区小、接头质量好、易于实现自动化，已成为制造领域中的重要技术手段之一。

由于激光光束光斑尺寸较小，对焊件的装配精度要求较高，装配工艺较复杂。此外铝合金等高反材料使得材料对激光能量的吸收率较低，出现较严重的气孔等焊接缺陷。而将电弧焊与激光焊接结合成为了解决上述缺陷的一种有效手段。激光-电弧复合焊接增强了材料对激光能量的吸收率，同时激光对电弧的吸引压缩使电弧燃烧更加稳定。激光-电弧复合焊接技术已成功应用于船舶、汽车等生产领域中。但激光-电弧复合焊接接头仍存在咬边、焊瘤、侧边未熔合等焊接缺陷。

发明内容

本发明要解决现有激光-电弧复合焊接接头存在飞溅、咬边、焊瘤、侧边未熔合的焊接缺陷问题，而提供一种点环激光与电弧复合焊接方法。

一种点环激光与电弧复合焊接方法，它是按照以下步骤进行的：

一、焊前焊件坡口加工及工装固定：

在待焊工件的待焊表面处加工坡口，加工后对待焊表面及坡口进行打磨清洗，最后将两个待焊工件的待焊面相贴合并固定；

二、点环激光与电弧复合焊接：

将激光加工头与焊枪固定，控制激光器发出点环复合光束传输到激光器加工头上，且电弧起弧，在焊接速度0.5m/min～2m/min的条件下，进行点环激光电弧复合焊接，即完成点环激光与电弧复合焊接方法；

所述的点环复合光束由内部点光及外部环光组成；所述的点环激光电弧复合焊接的点环激光设置条件：点环复合光束输入总功率为2000W～5000W，所述的输入总功率为点光功率与环光功率的总和，且环光功率占输入总功率的20％～60％；

所述的点环电弧复合焊接的电弧焊接设置条件：焊枪轴线与待焊工件表面夹角为40°～60°，沿焊接方向点环复合光束与焊丝间距D₂为1mm～2mm，侧向点环复合光束与焊丝间距D₁为0mm～2mm，电弧电流为100A～180A，电弧电压为17.8V～22.6V，弧长修正系数为-20％～+20％，电感修正系数为-10％～+10％，保护气流速为10L/min～15L/min。

本发明的有益效果是：

1、本发明方法将点环激光焊接与电弧焊接结合，点环激光抑制焊接过程中飞溅现象，稳定焊接过程，改善焊缝表面质量；电弧作用下材料对激光能量的吸收率提高，降低高反材料的激光焊接难度。激光-电弧复合同时降低了焊件装配精度要求。

2、本发明方法的点环激光光源通过二合一光纤实现，二合一光纤包含内部纤芯及外部环芯，内部纤芯产生高质量点光，外部环芯产生辅助环形光源，形成复合点环激光。点环激光功率配比可根据不同材料、不同接头形式进行精确调节，实现点环激光能量的合理分配，提高点环激光对不同焊接情况的适应性，进一步拓宽激光焊接技术的应用领域。

3、点环激光特殊热源作用于待焊材料表面，辅助环形光源使匙孔入口尺寸扩大，焊接过程匙孔稳定性提高，有利于金属蒸气逸出，抑制焊接飞溅现象，咬边、焊瘤等焊接缺陷得到抑制，焊缝表面成型质量提升，降低因飞溅等缺陷产生进行返工清洁产生额外费用，提高生产效率。

本发明用于一种点环激光与电弧复合焊接方法。