[發明專利]變厚度變截面薄壁工件的激光焊接方法

有效

• 申請號: 201610346326.9
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105817785B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 王彬;鞏水利;陳俐;段愛琴;陳新松
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23K33/00
• 分類號: B23K33/00;B23K26/21
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 朱坤鵬

技術領域

本發明涉及一種變厚度變截面薄壁工件的激光焊接方法。

背景技術

焊接是工程制造中不可或缺的加工技術之一，通過焊接手段可以顯著降低結構件的制造周期以及制造難度，對于節省材料，降低成本有著重要意義。目前激光焊接已經廣泛的應用于航空航天結構件的制造之中。航空航天金屬結構件中由于其減重、氣動外形等苛刻的要求，其零件一般為復雜曲面的腔體結構制造流程復雜，加工難度大，經常會采用焊接的方式制造。目前，自動焊接由于其焊縫成形一致性好，焊縫質量穩定已經得到廣泛應用。

目前，在航空、航天結構件制造過程中經常會遇到變厚度、變截面零件的焊接。當遇到變截面、變厚度組件進行激光焊接時，一般根據板材的厚度采取增加或降低熱輸入的方法來解決零件的一次焊接成形問題，例如改變焊接速度或者改變焊接功率。但是一般這種方法由于焊接參量的急劇改變導致變截面過渡處焊接熔池不穩定，極易在零件變截面的突變處(如圖1中的G部位)產生氣孔、未焊透、穿孔等缺陷。例如當焊接從厚板向薄板過渡時熔池突然變小，在靠近厚板過渡處極易出現未焊合缺陷，而在靠近薄板過渡處則極易出現擊穿孔缺陷。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供了一種變厚度變截面薄壁工件的激光焊接方法，該變厚度變截面薄壁工件的激光焊接方法首先對變截面處過渡區進行劃分，通過對不同板厚區域激光焊接路徑的優化以及激光入射角度的偏擺來實現變截面處熔池的穩定過渡，防止產生氣孔、未焊合、擊穿孔等缺陷，最終達到焊縫的一次焊接成形獲得高質量焊縫。該方法在工程應用中，對變截面處焊接質量以及焊接效率的提高具有很好的參考價值，對不同材料的激光焊接具有較為廣泛的適用性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種變厚度變截面薄壁工件的激光焊接方法，其特征在于，所述變厚度變截面薄壁工件的激光焊接方法包括以下步驟：

步驟1、將兩個變厚度變截面薄壁工件對接裝卡，兩個變厚度變截面薄壁工件之間形成接縫，接縫含有依次連接的薄壁連接段和薄壁分離段，薄壁連接段和薄壁連接段之間為突變點，在接縫上突變點兩側的為過渡區；

步驟2、使激光束射向兩個變厚度變截面薄壁工件的接縫并沿該接縫行進，使兩個變厚度變截面薄壁工件焊接；當激光束從薄壁連接段向薄壁分離段行進的過程中，激光束在照射到過渡區的起始位置時，激光束減小焊接熱輸出；當激光束從薄壁分離段向薄壁連接段行進的過程中，激光束在照射到突變點時，激光束增大焊接熱輸出。

本發明的有益效果是：

針對航空、航天結構件中變截面薄板(0.5mm～8mm)零件激光焊接過程中，截面突變處熔池的不穩定特性，導致的氣孔、未焊透、穿孔等焊接缺陷，提出了一種變厚度、變截面零件激光焊接一次成形缺陷控制方法。通過對不同板厚區域激光焊接路徑的優化以及激光入射角度的偏擺來實現變截面處熔池的穩定過渡，防止產生氣孔、未焊合、擊穿孔等缺陷，最終達到焊縫的一次焊接成形獲得高質量焊縫。該方法在工程應用中，對變截面處焊接質量以及焊接效率的提高具有很好的參考價值，對不同材料的激光焊接具有較為廣泛的適用性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1是現有變厚度變截面薄壁工件的焊接示意圖。

圖2是將兩個變厚度變截面薄壁工件對接裝卡的示意圖。

圖3是將兩個變厚度變截面薄壁工件在接縫處斷面的示意圖。

圖4是厚板向薄板過渡的焊接示意圖。

圖5是薄板向厚板過渡的焊接示意圖。

圖6是第一焊接路徑示意圖。

圖7是第二焊接路徑示意圖。

圖中附圖標記：1、變厚度變截面薄壁工件；2、激光束；3、接縫；4、平板；5、異形板；

10、突變點；31、薄壁連接段；32、薄壁分離段；33、過渡區。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

一種變厚度變截面薄壁工件的激光焊接方法，其特征在于，所述變厚度變截面薄壁工件的激光焊接方法包括以下步驟：

步驟1、將兩個變厚度變截面薄壁工件1對接裝卡，兩個變厚度變截面薄壁工件1之間形成接縫3，接縫3含有依次連接的薄壁連接段31和薄壁分離段32，薄壁連接段31和薄壁連接段31之間為突變點10，在接縫3上突變點10兩側的區域為過渡區33；