[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

本發明涉及激光焊接技術領域，具體涉及一種熱氣/液流輔助激光焊接薄板的方法和裝置。通過熱氣流管道和液流管道射出的熱氣流和高壓液流，首先對薄板進行局部加熱，減少基體和焊縫的溫度差，然后通過較低溫度的高壓液流對焊縫進行處理，減少薄板焊接的翹曲變形，提高了焊接質量。

技術領域

本發明涉及激光焊接技術領域，具體涉及一種熱氣/液流輔助激光焊接薄板的方法和裝置，能夠有效地減少熔池和基體之間的溫度差，提高焊縫和基體之間的結合強度，減少薄板焊接的翹曲變形，提高焊接質量。

背景技術

隨著各種新材料的出現，考慮到降低成本，減輕重量，提高效率等因素的影響，薄壁件也將獲得越來越廣泛的應用，特別是在飛機上的焊接結構就多是薄壁結構件。而對于薄壁零件的焊接，運用激光焊接的方法不僅可以獲得高強度、連續光滑的焊縫，還可以增加焊件的拉伸強度，達到減輕重量、節約材料、提高性能的效果。激光焊接作為現代科技與傳統技術的結合體，其相對于傳統焊接技術而言，以其獨特之處可以極大的提升焊接的效率和精度。激光焊接技術屬于熔融焊接，是以激光束為能源，使其沖擊在焊件接頭上以達到焊接目的的技術，其具有焊接速度快、深寬比大的特點，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池，從而焊接工件的目的。

薄板焊接由于厚度較薄，激光焊接時焊件局部被加熱到很高溫度，高度集中的瞬態熱輸入使得焊接過程中和焊后產生相當大的內應力，從而影響焊接部件的安全性和壽命嚴重影響了焊縫的質量，并且容易發生翹曲變形，嚴重影響著產品的焊接質量。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種熱氣/液流輔助激光焊接薄板的方法和裝置，通過熱氣流管道和液流管道射出的熱氣流和高壓液流，首先對薄板進行局部加熱，減少基體和焊縫的溫度差，然后通過較低溫度的高壓液流對焊縫進行處理，減少薄板焊接的翹曲變形，提高了焊接質量。

本發明提供的一種熱氣/液流輔助激光焊接薄板的裝置，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。

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。

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。

利用所述裝置實施熱氣/液流輔助激光焊接薄板的方法，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；