[发明专利]一种基于激光高频振荡熔池的电弧焊接方法

摘要

本发明公开了一种基于激光高频振荡熔池的电弧焊接方法，所述方法利用电弧热源提供焊接成形所需要的主要能量，借助高频脉冲激光能量振荡熔池，激发熔池高频振荡使熔凝过程形成致密且细晶的熔凝组织结构，其包括如下步骤：1）调整电弧焊枪和激光出射头的相对位置；2）设定电弧电流脉冲与激光脉冲的协同工作模式；3）设定激光束作用模式；4）开启激光器和电弧电源，出射特定参数的激光束，同时引弧使电弧开始工作、金属丝材开始送丝；5）焊接过程结束时，先关停激光束出射，再熄灭电弧，停止送丝，延迟停止保护气，结束全部焊接流程。其能够提高焊缝结构致密度，提高熔池中的异质形核率，促进均匀形核，使熔池凝固过程晶粒生长得以显著细化。

主权项

1.一种基于激光高频振荡熔池的电弧焊接方法，其特征在于：所述方法利用电弧热源提供焊接成形所需要的主要能量，借助高频脉冲激光能量振荡熔池，激发熔池高频振荡使熔凝过程形成致密且细晶的焊缝组织结构，其包括如下步骤：1）将待焊工件固定于焊接平台上，调整电弧焊枪和激光出射头的相对位置，使得激光出射方向与电弧出射方向沿铅锤线对称分布，两者之间的夹角为5~10°，且以工作台前进方向为参照，激光出射作用点在后，电弧热源作用点在前，使得激光能量作用于电弧熔池尾部区域；2）设定电弧电流脉冲与激光脉冲的协同工作模式：当电弧电流为非脉冲模式时，激光脉冲能量与电弧能量为任意匹配；当电弧电流为脉冲模式时，激光脉冲与电弧电流脉冲的能量匹配包括：当电弧电流脉冲与激光脉冲为同步脉冲，在一个能量匹配周期内，脉冲能量匹配为峰值‑峰值匹配；当电弧电流脉冲与激光脉冲为异步脉冲，激光脉冲频率至少2倍于电弧电流脉冲频率，在一个能量匹配周期内，至少包括一个脉冲能量匹配为峰值‑峰值匹配，其余脉冲能量匹配为峰值‑基值匹配；3）设定脉冲激光束作用模式为微动扫描模式，脉冲激光束以圆形轨迹、椭圆形轨迹、三角形轨迹、月形轨迹或直线往复轨迹作用于熔池区域，微动扫描区域为电弧熔池尾部，且微动扫描区域面积≥1/3熔池表面积，微动扫描频率与电弧热源运动速率成正比；4）开启激光器和电弧电源，出射激光束，激光脉冲频率为可听声频100Hz～20kHz或超声频20kHz以上，脉冲峰值功率不低于2kW，同时引弧使电弧开始工作、金属丝材开始送丝，焊接开始；5）焊接过程结束时，先关停激光束出射，再熄灭电弧，停止送丝，并延迟停止保护气，结束全部焊接流程。