[发明专利]一种确定薄板全熔透激光焊工艺参数的方法

摘要

本发明属于激光焊接技术，涉及一种针对厚度小于3mm的金属薄板进行全熔透激光焊接时工艺参数的确定方法。其特征在于，确定工艺参数的步骤如下：定义；建立薄板全熔透激光焊工艺参数窗；确定薄板全熔透激光焊工艺参数。本发明能保证焊缝质量，不需要做金相取样分析，工作周期短，焊接成本低。

主权项

1.一种确定薄板全熔透激光焊工艺参数的方法，使用激光焊机进行薄板焊接，其特征在于，确定工艺参数的步骤如下：1.1、定义；定义焊缝背宽比：将薄板焊缝的正面宽度定义为TW，背面宽度定义为RW，则焊缝背宽比η＝RW/TW；定义薄板：薄板为不大于3mm的金属板；1.2、建立薄板全熔透激光焊工艺参数窗；1.2.1、建立激光焊工艺参数坐标系；纵坐标为激光功率，横坐标为焊接速度；1.2.2、进行激光焊接工艺试验；采用大功率CO₂激光焊机或YAG激光焊机进行焊接，对于待焊接材料的薄板试样进行激光全熔透焊接；1.2.2.1、确定激光离焦量；激光离焦量在-1mm～1mm范围，当激光光束焦点位于待焊接金属板正面时离焦量为0，当激光光束焦点位于待焊接金属板正面以下时离焦量为负，反之为正；1.2.2.2、确定焊接试样时的激光功率p；焊接时所需要的最低激光功率，对于钛合金和钢不低于1000瓦，对于铝合金不低于1500瓦，在最低激光功率值和激光焊机额定输出激光功率值的范围内等间距选取至少5个激光功率值作为焊接试样时的激光功率参数；1.2.2.2、确定焊接试样时的焊接速度v；焊接速度不低于0.5m/min，在最低焊接速度的基础上，以0.5m/min为步长，至少再确定4个递增的焊接速度值；1.2.2.3、确定焊接试样时的焊接参数组合；将一个激光功率参数与一个焊接速度值组合，得到一个焊接参数组合，共有组焊接参数组合，m为激光功率参数的个数，n为焊接速度值的个数；1.2.2.4、焊接薄板试样；按照步骤1.2.2.3确定的焊接参数组合，分别焊接薄板试样；1.2.3、评价试样焊缝质量；1.2.3.1、进行目测检验；对所有的试样焊缝进行目测检验，将焊缝表面咬边和表面下塌的试样焊缝判定为有表面缺陷焊缝，将该试样所对应的焊接参数组合判定为有表面缺陷焊接参数，标记为B类参数组合；1.2.3.2、进行X-ray探伤检验；对所有的试样焊缝进行X-ray探伤检验，将有焊缝气孔判定为不合格焊缝，将该试样所对应的焊接参数组合判定为不合格焊接参数，标记为C类参数组合；1.2.3.3、将其余的试样焊缝判定为合格焊缝，将该试样所对应的焊接参数组合判定为合格焊接参数，标记为A类参数组合；1.2.4、进行焊缝背宽比计算；1.2.4.1、测量焊缝的正面宽度和背面宽度；利用工具显微镜测量所有试样焊缝的正面宽度和背面宽度，测量的方法是：对每个试样焊缝沿焊缝长度方向随机选取5个测量位置，分别测量5个测量位置处焊缝的正面宽度和背面宽度，然后取平均值作为该试样焊缝的正面宽度和背面宽度，通过测量得到每组焊接参数组合所对应焊缝的正面宽度和背面宽度；1.2.4.2、根据焊缝背宽比的定义计算得到每组焊接参数组合所对应焊缝的背宽比值η_t，t＝1，2，......k；1.2.5、绘制激光焊接参数坐标图；1.2.5.1、将A、B、C三类焊接参数组合的类别和背宽比值η_t标记到激光焊接工艺参数坐标系中形成激光焊接参数坐标图；1.2.5.2、确定激光焊接参数的上临界曲线L1和下临界曲线L2；1.2.5.2.1、确定激光焊接参数的上临界曲线L1；将B类焊接参数组合坐标点利用数值分析方法中的非线性函数回归拟合得到上临界曲线L1；1.2.5.2.2、确定激光焊接参数的下临界曲线L2；将A和C类焊接参数组合坐标点中焊缝背宽比在0.4～0.5范围的坐标点利用数值分析方法中的非线性函数回归拟合得到下临界曲线L2；1.3、确定薄板全熔透激光焊工艺参数；上临界曲线L1和下临界曲线L2之间的焊接参数组合为薄板全熔透焊缝的可选择工艺参数。