[實用新型]一種厚板高強鋼激光電弧復合焊接夾具

有效

• 申請號: 201320497254.X
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN203418235U
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 傅新皓;徐國建;邢飛;劉祥宇
• 申請（專利權）人: 南京中科煜宸激光技術有限公司
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K37/04;B23K26/70
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

技術領域

本發明屬于一種材料加工技術領域，具體涉及一種厚板高強鋼激光電弧復合焊接夾具。

背景技術

隨著工業及國防裝備的日趨大型化和厚板、超厚板焊接金屬結構的應用日趨廣泛，大厚板窄間隙焊接已經逐漸成為人們關注的焦點，如何能夠以最低成本、最高效率的工藝方法使焊接深度逐漸增大，并且同時獲得性能可靠穩定的焊接接頭是厚板焊接研究的方向。多年來，人們做了大量的研究。2010年出版的第三期《現代焊接》第51-52頁介紹了一種材質為00Cr19Ni10板厚為56mm厚的不銹鋼焊接方法，采用先手工氬弧焊打底，埋弧焊多層多道焊接的方式，焊接電流400-480A，焊接電壓28-32V，焊絲直徑3.2mm。這種方法的缺點在于，開坡口困難，且大坡口的填充金屬量大，成本高，焊接速度緩慢，熱輸入量大，焊后板材應力變形大，生產效率低下。類似的多層多道焊接方法都有這種缺點，2003年出版的第6期《鋼結構》第31-32頁介紹了一種120mm厚Q345-A高強鋼的焊接方法，采用履帶式加熱器進行預熱75分鐘預熱至150攝氏度，先二氧化碳焊接打底，在埋弧自動焊接多層多道焊接，焊接共計69道焊縫，最終焊接完成。其間，在每道焊縫之間都需要將熔渣清理干凈，十分繁瑣復雜。2009年5月出版的第五期《中國激光》卷6第1251-1255頁介紹了一種厚板高強鋼激光填絲焊接工藝，采用6KW的二氧化碳激光，焊接16mm厚11CrNi3MnMoV材料，采用雙光束，多層多道焊接。缺點在于，采用二氧化碳激光，金屬的吸收率低，多數能量被反射或者轉化為熱量，能量利用率低，成本高，且還是采用多道焊接，效率低下。另有文獻介紹了一種厚板大功率激光填絲焊接，采用15KW的二氧化碳激光器，單面焊雙面成形焊接11mm厚國產船用鋼板，缺點在于二氧化碳激光能量利用率低，雖然采用了超大功率激光器，但焊接深度并不令人十分滿意，并且15KW二氧化碳激光器成本十分昂貴。目前，完全采用激光電弧復合焊接焊接厚度40mm以上高強鋼板還未能有相關方法。為了能加快焊接速度，提升焊接質量，需要制作一個專用的夾具來進行裝夾工件。

發明內容

?為了解決上述存在的問題，本發明公開了一種厚板高強鋼激光電弧復合焊接方法及其夾具，采用6KW光纖激光器，雙面焊雙面成形方法焊接45mm厚高強鋼，開雙面小坡口，預留1-1.5mm間隙，正反面施焊共4道，相比傳統的多層多道焊接需要焊接至少20道進步明顯，即可焊透45mm厚高強鋼鋼板。另外，采用激光直接預熱的方式，無需其他預熱裝置，也不需要安裝或拆除預熱的相關配件，簡化了預熱工藝，又縮短了預熱時間。焊縫接頭性能完全達到客戶要求指標。總之，本發明以顯著提高生產效率，節省母材和焊絲的消耗，節約能源消耗，提高焊接接頭機械性能，降低殘余應力和變形，以及易于實現生產過程的自動化等優點。

為了實現焊接穩定，避免焊接出現咬邊、駝峰、氣孔、未熔合等焊縫缺陷，上述焊接方法需要一種專用夾具。本發明專用夾具主要包括：上橫蓋板，上豎蓋板，墊板，彈簧，固定裝置，連接件，墊圈，其特征在于：上橫蓋板有兩塊，上豎蓋板有兩塊，上豎蓋板通過固定裝置固定在上衡蓋板上，組成一個矩形結構，中間留有焊接工作槽，墊圈通過彈簧固定在上橫蓋板上。通過打開上蓋板，將工件放在墊板上，然后蓋上橫蓋板，保證彈簧和墊圈固定在工件上，從而達到固定工件的作用。上豎蓋板可有效抑制由于熔池金屬凝固時導致的焊縫間隙收縮變形。上橫蓋板可有效抑制焊接過程中厚板的彎曲變形。而上橫蓋板和上豎蓋板組成蓋板組后，達到1+1大于2的效果，上橫蓋板也可以為焊縫收縮提供一定的夾持力，上豎蓋板也可以提供抑制彎曲變形的作用力。因此，在大厚板窄間隙焊接過程中，裝卡時采用蓋板組，可有效防止焊縫間隙收縮變形和厚板彎曲變形。彎曲變形控制在小于1mm范圍內，焊縫收縮變形控制在小于0.1mm范圍內。