[發明專利]一種脈動送絲激光-電弧復合點焊方法

有效

• 申請號: 201310344924.9
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103433630A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 陳彥賓;雷正龍;呂濤;喬亮;胡佩佩;金誠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種激光點焊焊接方法。

背景技術

隨著激光技術近年來的快速發展，使得其在汽車制造、航空航天武器裝備領域的應用越來越廣泛，在實際生產特別是汽車工業中起到了替代電阻點焊以及鉚接等工藝作用，不僅增加了生產效率，而且還能夠減輕結構重量，快速適應產品的更新換代，與傳統點焊方法相比，激光點焊具有熱輸入小、焊接熱影響區窄、焊接速度快、靈活性好、變形量小、應用時要求條件低、易于實現以及對人體無害等特點。

與此同時激光點焊也存在一些不足：由于單激光光斑直徑小，能量作用范圍小，使得焊點熔合面直徑小；由于試件金屬在高能量密度的激光光束作用下迅速蒸發，一部分液態金屬損失，還有一部分液態金屬飛濺到試件表面，另外一部分液態金屬被反沖作用力推向熔池邊緣，均會造成焊點下塌缺陷；由于激光快速冷卻，焊點的深寬比較大，結晶組織方向性強，焊點對裂紋有一定敏感性；非穿透形焊點，由于匙孔中的金屬蒸汽及吸入的環境氣體不易全部溢出，往往會形成氣孔或空洞；許多材料對激光的反射率高，材料吸收率小，能量利用率低；激光點焊對試板間隙有嚴格的限制，否則會限制焊點的熔合面尺寸從而降低了焊點的力學性能。

雖然激光點焊技術作為一種新型的點焊方法，在焊接鋁合金等難焊材料時表現出良好的應用前景，但是由于激光點焊的焊點熔合面直徑小、焊點易下塌、焊點裂紋敏感性強、匙孔中易形成氣孔或空洞、能量利用率低以及焊點對間隙的適應能力差，因此這種方法在實際應用時同樣受到了限制。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有激光點焊過程中焊點熔合面直徑過小、由于材料蒸發、燒損以及飛濺等造成的焊點下塌、匙孔中易形成氣孔或空洞、能量利用率低以及焊點對間隙的適應能力差，而提供了一種脈動送絲激光-電弧復合點焊方法。

本發明的一種脈動送絲激光-電弧復合點焊方法按如下所述進行：

步驟一：焊接前，將待焊工件表面進行打磨或清洗，將打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工裝夾具上;

步驟二：調節激光器的激光焊接頭與電弧焊的電弧焊槍的位置和角度，使激光光束垂直入射到工件表面，激光光束聚焦焦點與電弧弧根之間距離為2mm～5mm，激光光束與電弧軸向之間的夾角為30°～45°；

步驟三：設定激光-電弧復合點焊工藝參數，激光功率P為0.5kW～10kW，電弧電流I為30A～400A，點焊時間t為0.5s～10s；

步驟四：設定送絲機的送絲參數，送絲速度v為0.1m/min～2m/min，抽絲速度為0.1m/min～1m/min；

步驟五：啟動控制開關，進行脈動送絲激光-電弧復合點焊焊接。

脈動送絲激光-電弧復合點焊就是采用電弧與激光作為復合熱源進行點焊，并向高溫熔池里采用脈動送絲的方式添加填充焊絲，利用電弧與激光的熱量熔化焊絲進行焊點的填充；脈動送絲激光-電弧復合點焊過程中，脈動送絲依靠送絲機的脈動送絲功能實現周期性的熔滴過渡進行焊點填充，從而改善激光點焊過程中的焊接缺陷，獲得成型良好的焊點。

本發明包括如下有益效果：

1、激光-電弧復合點焊采用激光與電弧復合為熱源能夠增加能量作用范圍，增大焊點熔合面直徑尺寸，與單激光焊點相比，熔合面直徑增加2倍以上；2、向熔池中添加熔化的焊絲，彌補由于蒸發、飛濺造成的材料損失，進而減小焊點的下塌缺陷；3、通過焊絲熔化將熔化的焊絲中的抗裂紋合金元素加入到熔池中，減小材料的裂紋傾向，防止氣孔的形成；4、因為激光-電弧復合點焊采用激光-電弧做為復合熱源，大大提高了能量的利用率，與單激光焊點相比能量的利用率提高2倍以上；5、激光-電弧復合填絲點焊減小了單激光點焊對接頭間隙的嚴格要求，減小焊點的下塌，改善焊點成型。

附圖說明：

圖1脈動送絲激光-GMA復合點焊示意圖，1－激光光束，2－激光等離子體，3－GMA電弧焊槍，4－焊絲，5－電弧等離子體，6－保護氣體，7－送絲機，8－待焊工件；

圖2脈動送絲激光-TIG電弧復合點焊示意圖，1－激光光束，2－激光等離子體，3－TIG電弧焊槍，4－焊絲，5－電弧等離子體，6－保護氣體，7－送絲機，8－待焊工件，9－鎢極；

圖3為驗證試驗脈動送絲激光-電弧復合點焊方法焊接得到的焊點剖面金相顯微圖；

圖4為驗證試驗脈動送絲激光-電弧復合點焊方法焊接得到的焊點正面金相顯微圖；

圖5為驗證試驗脈動送絲激光-電弧復合點焊方法焊接得到的焊點背面金相顯微圖；

圖6為對比試驗激光-點焊焊接得到的焊點剖面圖金相顯微圖；