[發(fā)明專利]超高功率激光與多鎢極磁控旋動電場同軸復合焊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810169565.0
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108453387B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫謙;周軍;黃瑞生;雷振;王威;李小宇;楊義成;鄒吉鵬;梁曉梅;曹浩;蔣寶;聶鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱焊接研究院有限公司
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所 23118
• 代理人: 陳曉光

本發(fā)明涉及一種超高功率激光與多鎢極磁控旋動電場同軸復合焊方法。在超高功率激光中、厚板焊接中，由于劇烈的熱能轉(zhuǎn)換效應使焊接極為不穩(wěn)，易出現(xiàn)氣孔、裂紋等問題。本發(fā)明其特征是：在超高功率激光焊接小孔正上方，加一個同軸直流磁場和一個對稱環(huán)形分布的多鎢極直流電場，二者上下組合形式構(gòu)成一個可同軸定向攪動的電場與激光束進行弱復合，其步驟是：在工件與鎢極之間施加一個10~500V直流電場，多鎢極由4個或4個以上鎢極構(gòu)成，每個鎢極有相同電位，有一對對稱分布的鎢極長度略長出大約1~3mm，每個鎢極頭部均向內(nèi)指向激光焊接小孔邊緣附近并通有同軸保護氣體，電場上方加設(shè)一個直流磁場。本發(fā)明用于超高功率激光與多鎢極磁控旋動電場同軸復合焊方法。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及超高功率激光＋多鎢極磁控旋動電場同軸復合焊接技術(shù)，具體涉及一種超高功率激光與多鎢極磁控旋動電場同軸復合焊方法。

背景技術(shù)：

目前在超高功率激光中、厚板焊接中（焊件厚度在8mm以上），由于過于劇烈的熱能轉(zhuǎn)換效應使得焊接過程極為不穩(wěn)，極易出現(xiàn)氣孔、裂紋、飛濺、成形等焊接問題。同時在劇烈的等離子體羽輝及金屬蒸汽的干擾下，使得激光功率對于熔深的轉(zhuǎn)化效率遠低于千瓦級激光器，這些不足都將對萬瓦級激光技術(shù)的推廣、應用產(chǎn)生嚴重影響；

萬瓦級激光器的出現(xiàn)為常規(guī)激光熱源模式及焊接特性注入了新的概念，由于高功率激光熱源可以很好地實現(xiàn)較厚壁高性能金屬材料的高效優(yōu)質(zhì)連接，因此，其應用潛能正日益凸顯出來，并已成為當前高端裝備高性能金屬材料焊接的一種重要方法。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種超高功率激光與多鎢極磁控旋動電場同軸復合焊方法。

上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種超高功率激光與多鎢極磁控旋動電場同軸復合焊方法，其特征是：在超高功率激光焊接小孔正上方，加設(shè)一個同軸直流磁場和一個由多鎢極對稱環(huán)形分布的直流電場，二者以上下組合形式構(gòu)成一個可同軸定向攪動的電場與激光束進行弱復合，具體步驟如下：

首先是在工件與鎢極之間施加一個10~500V的直流電場，根據(jù)不同焊接材料及工藝的特殊需求外設(shè)電場電勢范圍還可適當擴大，所述的鎢極接電源負極，所述的工件接電源正極，所述的多鎢極由4個或者4個以上鎢極構(gòu)成，每個鎢極具有相同電位，在激光焊接小孔的正上方對稱環(huán)形分布，但是鎢極長度上不完全一致，其中有一對對稱分布的鎢極長度略長出大約1~3mm，每個鎢極頭部均向內(nèi)指向激光焊接小孔邊緣附近并通有同軸保護氣體，其次，在電場上方加設(shè)一個直流磁場，電流調(diào)節(jié)范圍一般在0~50A（在焊接材料及工藝固定的情況下也可以選用永磁鐵來代替），激光焊接時在所述的多鎢極電場作用下，較長的鎢極與工件間首先形成2個電弧，然后通過所述同軸直流磁場引導形成定向旋轉(zhuǎn)的2個電弧，其頻率為0~500Hz；

所述多鎢極由于具有相同的電勢，而且其中有一對對稱分布的鎢極長度略長，因此焊接時會最先在這對鎢極上引弧，電流方向均是從工件指向鎢極，在其各自電流磁場的作用下，2個對稱的電弧相互吸引，陽極斑點匯聚于激光小孔邊緣附近，然后在所述的同軸直流磁場引導向下，2個電弧同時發(fā)生定向偏轉(zhuǎn)，電弧陽極斑點沿激光小孔邊緣附近作定向圓周運動，此過程中弧長被不斷拉大，直至電弧陰極斑點從原鎢極頭部跳躍至與陽極斑點距離更近、電勢能更大的臨近鎢極上去，由此循環(huán)運動形成定向旋轉(zhuǎn)的電弧；