[發明專利]一種熱氣/液流輔助激光焊接薄板的方法和裝置

有效

• 申請號: 201811264910.5
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109158759B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 魯金忠;徐剛;羅開玉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/146;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用裝置實施熱氣/液流輔助激光焊接薄板的方法，所述裝置包括焊接工作臺、激光焊接頭、保護氣體噴嘴、熱氣流管道和高壓液流管道；待焊薄板固定在帶有夾具的焊接工作臺上，激光焊接頭，保護氣體噴嘴和熱氣流管道位于待焊薄板的正面，對準待焊部位，熱氣流管道同時位于激光焊接頭和保護氣體噴嘴的下方，熱氣流管道能夠在PLC系統的控制下實現平移；高壓液流管道穿過焊接工作臺位于待焊薄板的背面，對準待焊部位，熱氣流管道和高壓液流管道上均開有小孔，小孔的開合由PLC系統控制，其特征在于：首先位于待焊薄板正面的熱氣流管道上的小孔噴出高溫熱氣流對待焊部位進行局部加熱至待焊薄板的動態再結晶溫度，然后立即使用激光焊接頭對待焊部位進行焊接，焊接完成后位于待焊薄板背面的高壓液流管道上的小孔立即射出低溫高壓液流對已形成的焊縫進行處理，產生沖擊力對焊縫進行強化；

其具體步驟如下：

(1)將待焊薄板固定在帶有夾具的焊接工作臺上；

(2)激光焊接頭，保護氣體噴嘴和熱氣流管道位于待焊薄板的正面，高壓液流管道置于待焊薄板背面，待焊薄板正面的熱氣流管道上的小孔1打開噴射出的高溫氫氣流接觸空氣被點燃對小孔1周邊區域的薄板進行局部加熱至動態再結晶溫度；當完成加熱步驟時，小孔1關閉，熱氣流管道在PLC系統控制下平移讓開位置，不影響激光焊接頭的焊接和保護氣體噴工作；

(3)然后立即使用激光焊接頭發出的激光在保護氣體噴嘴噴出的保護氣體保護下對薄板進行焊接；當激光焊接頭焊接完成指定區域后，待焊薄板背面的高壓液流管道上的小孔a射出低溫高壓液流對該區域已形成的焊縫進行處理并產生沖擊力對焊縫進行強化；

(4)隨著激光焊接頭的運行，按照熱氣流局部加熱，激光焊接頭焊接，低溫高壓液流沖擊強化的順序交替進行，每塊區域所對應的管道上的小孔2，小孔3…和小孔b,小孔c…交替開合射出高溫氫氣流和低溫高壓液流，對焊接件進行處理，完成整個工件的焊接。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱氣流管道和高壓液流管道相互平行并分別開有一排相互對齊的小孔，熱氣流管道的小孔依次編為小孔1，小孔2，小孔3…；高壓液流管道的小孔依次編為小孔a,小孔b,小孔c…，小孔之間的孔距為2-4mm。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所焊薄板的厚度不超過3mm；材質包括鋁合金，不銹鋼和鈦合金。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述動態再結晶溫度T_DRX＝aT_m(K)，其中T_DRX為待焊薄板的動態再結晶溫度，a取0.35～0.4，T_m為待焊薄板的熔點。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述激光焊接的工藝參數為：光斑直徑為0.3mm，激光功率為4-6kW，焊接速度為1-2m/min。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述低溫高壓液流為硅油，低溫高壓液流的流速為6m/s，直徑為3mm/s，溫度為0.5-0.6T_DRX，T_DRX為待焊薄板的動態再結晶溫度。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于：對于熱氣流管道，當激光焊接頭與小孔之間的距離小于孔距的一半時，小孔為打開狀態，其他情況下為閉合狀態；對于高壓液流管道，當激光焊接頭與小孔之間的距離大于孔距的一半時，小孔為打開狀態，其他情況下為閉合狀態。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述保護氣體為N₂和He按照體積比為4:1混合的混合氣體。