[發明專利]一種電弧輔助激光焊的方法

有效

• 申請號: 201710700644.5
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107363399B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 陳希章;蘇傳出;王揚帆
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23K26/14
• 分類號: B23K26/14;B23K26/21;B23K26/60
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 黃肇平

一種電弧輔助激光焊的方法，本發明采用的雙焦點激光由單束激光，經光學分光系統分成雙焦點激光束，沿焊縫方向垂直分布的雙束激光焦點可做相互交錯運動，充分有效地攪動熔池，在其高功率充當焊接熱源時，有利于加大熔深，攪動熔池，有效減少氣孔和飛濺，同時，通過微調雙焦點的焦距，可實現調控焊縫熔深和熔寬。在其低功率充當熱處理熱源時，有利于改善焊接表面的光潔性，焊縫的均勻性，減少氣孔和飛濺，提高焊縫質量，本發明方法中激光能量占主導地位，采用低功率單焦點激光和電弧對工件進行焊前熱處理，通過電弧和雙焦點激光熱源之間的等離子相互作用，提高激光能量的吸收率增強激光“小孔”效應以獲得更大的焊接熔深或焊接速度。

技術領域

本發明具體涉及材料加工工程技術領域，具體涉及一種電弧輔助激光焊的方法。

背景技術

激光焊接是一種高能量密度，高焊接速度，高精度且利于獲得致密焊縫組織的一種新型焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一，主要廣泛應用于航天航空，汽車工業，電子工業等。隨著現代工業的快速發展，常規的激光焊接技術因其自身的缺陷已不能滿足需求，例如：被焊材料的高導熱性，低電離能以及對激光的高反射率等特性導致光焊接過程穩定性很差，最終導致焊縫成形較差、熔深波動較大，焊縫氣孔率較高以及激光裝配精度要求高、設備昂貴等問題。目前，各大研究機構或工業制造機構，已提出多焦點激光-電弧復合焊接方法，該方法可有效提高激光利用率，焊接過程的穩定性，改善焊縫質量和性能，降低制造成本。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種電弧輔助激光焊的方法，在優化工藝參數下焊接時，提高激光能量利用效率，實現復合焊接，通過激光多焦點的復合運動，能夠有效的使凝固后的焊縫金屬晶粒細化；促使熔池中的氣體和雜質等快速上浮，減少氣孔和夾渣缺陷；降低焊接殘余應力和焊接變形；使成分更均勻，從而改善焊縫金屬組織；提高焊縫的綜合力學性能。

本發明采用的技術解決方案是：一種電弧輔助激光焊的方法，包括以下步驟：

（1）焊前準備：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上；

（2）設置激光束與電弧焊槍位置：將激光束和電弧焊槍按一條軸線成串行排布，激光束包括單焦點激光和雙焦點激光，沿焊縫焊接方向依次設置有雙焦點激光、電弧焊槍、單焦點激光，所述的雙焦點激光傾斜向電弧焊槍位置設置，所述的單焦點激光與焊縫方向成垂直設置，所述的單焦點激光末端相對于電弧焊槍存在間距；

（3）工藝參數設置：設置光斑直徑為4mm，單焦點激光功率為800～1000W，雙焦點激光功率為3000～4400W，電弧電流為80～120A，單焦點激光與焊絲的光絲距為10～16mm，雙焦點激光與焊絲的光絲距為-1～6mm，焊絲干伸長為10～16mm，焊接速度為4～15m/min，送絲速度為5.5～7.5m/min，激光保護氣體為純氬，氣體流量為10～30L/min，焊槍保護氣體采用純氬或氬與CO2混合氣，氣體流量為20～30L/min；

（4）焊接操作：在設置完成焊接工藝參數后，先通入保護氣體，再將待焊接工件上的電弧起弧，在電弧穩定1 ～ 2s 后，然后使待焊接工件電弧兩側的激光器同時發出激光束，采用激光在電弧前后、電弧在中的焊縫方式，通過機器人控制激光頭和焊槍，使得工件上的激光-電弧系統共同運動完成激光-電弧復合焊接。

所述的傾斜設置的雙焦點激光與豎直方向夾角為5°～15°，離焦量為-4～+4mm。

所述的雙焦點激光間焦距可微調，變化值0.1～1mm，相互做橢圓交錯運動。

所述的雙焦點激光與工件之間的垂直方向上設有做圓周運動的激光擋光板。

所述的激光擋光板做勻速圓周運動或非勻速圓周運動，頻率50HZ～500 HZ。

所述的雙焦點激光與工件之間的垂直方向上設有在不同電場強度下輪廓變形的液滴透鏡。