[發明專利]一種高鐵用鋁合金面板激光焊接工裝的工作方法

有效

• 申請號: 201811275197.4
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109108464B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 何建方;劉少彬;劉漢杰
• 申請（專利權）人: 丹陽宏圖激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/14;B23K26/70
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本發明涉及一種高鐵用鋁合金面板激光焊接工裝的工作方法，高鐵用鋁合金面板激光焊接工裝包括縱撐和橫撐，縱撐與橫撐的交點處固定設置墊塊，墊塊包括中部墊塊和焊縫墊塊，中部墊塊包括水平設置的頂面，以使待焊接的鋁合金面板可置于中部墊塊上，焊縫墊塊包括一體設置的焊縫墊塊豎直支撐部和焊縫墊塊水平支撐部，焊縫墊塊豎直支撐部置于焊縫墊塊水平支撐部的外側，以使鋁合金面板裝夾時由焊縫墊塊豎直支撐部的支撐立面進行支靠，且相鄰兩鋁合金面板端部的待焊接區域置于焊縫墊塊水平支撐部上，焊縫墊塊水平支撐部上設置平面儲氣槽，支撐立面上設置立面儲氣槽，以使焊接時向平面儲氣槽、立面儲氣槽內充入惰性氣體。

技術領域

本發明涉及鋁合金焊接設備技術領域，特別是一種高鐵用鋁合金面板激光焊接工裝的工作方法。

背景技術

由于工業鋁型材具有質量輕、成型優、強度高、耐腐蝕、壽命長、可再生、少污染、維護費用低等多種優點，在眾多材料中脫穎而出，已經成為了高鐵的最愛。鋁合金材料在車廂上的大規模使用使得高鐵列車大大減輕了重量，為列車的高速行駛做出了中要貢獻。列車的高速行駛是一項系統工程，其中包含很多技術條件和方法，而鐵道列車的輕量化是實現列車高速重載的一個重要途徑，即在其它條件相同的情況下，列車重量越輕速度就越快。鋁型材無疑是輕量化最好的材料，早在20世紀50年代，世界上較發達的一些國家就開始采用鋁型材來制造鐵路車輛，包括美、加拿大、日本、俄羅斯、德國和法國等。雖然純鋁的強度很低，但是添加一定量元素形成的合金具有較高的強度，其較高的比強度、比剛度已勝過很多合金鋼，成為理想的結構材料。高強度的鋁合金抗拉強度大于480MPa，完全能符合高鐵列車車廂的強度標準。同時鋁合金的塑性好，可以加工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業上廣泛使用，更是被越來越多的應用在飛機及高鐵上。

激光焊接技術是利用高能（102W/cm2）激光束對焊縫進行掃描，利用激光熱能對焊縫兩側的金屬進行熔化而形成的冶金結合，它具有加熱集中，熱損耗小、焊縫深寬比大、焊接變形小等優勢。但激光焊由于其光束特性也有自身的不足：（1）激光聚焦光斑直徑細小導致工件焊接裝配精度要求高，通常裝配間隙、錯邊量需小于0.1mm或板厚的10％，增大了具有復雜三維焊縫焊接結構的實施難度；（2）由于鋁合金表面有一層氧化膜，熔點較高約2300℃，因而鋁合金激光深熔焊接要求激光器具有較高的功率。（3）鋁合金熔點低，液體金屬流動性好，在密度集中的激光束作用下產生強烈的金屬汽化，在焊接過程中伴隨小孔效應所形成的金屬蒸汽/等離子體云影響鋁合金對激光能量的吸收，導致深熔焊接過程不穩定，焊縫易于產生氣孔、表面塌陷、咬邊等缺陷。因此如何改善鋁合金激光焊接焊縫缺陷和提高焊接接頭性能是本次發明所改變的。

鋁合金激光焊縫的主要缺陷是氣孔、表面塌陷和咬邊，其中表面塌陷、咬邊缺陷可以通過激光填絲焊接或激光電弧復合焊接改善；而焊縫氣孔缺陷控制則比較困難。通過焊前表面處理可以控制一部分冶金氣孔，通常可以采用物理機械清理、化學清理或激光沖擊清理。鋁合金激光焊接過程工藝參數通常主要有激光功率、離焦量、焊接速度，以及氣保護的成分和流量等。參數既影響焊接區域的保護效果，又影響激光深熔焊接過程的穩定性，從而影響焊縫氣孔。確定合理的穩定焊縫成形的工藝參數是有效控制鋁合金激光焊縫氣孔的有效措施。

高鐵用鋁合金面板焊接時有兩個面，即焊接激光入射的正面和背面，常規氣體保護焊是正面用保護嘴送惰性氣體保護熔池，使表面熔池與空氣隔絕達到保護作用。高鐵用鋁合金面板的焊接要穿透焊，熔池會在背面與空氣接觸，造成鋁合金面板氧化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種確保焊縫成形、避免焊縫氣孔缺陷和氧化的高鐵用鋁合金面板激光焊接工裝的工作方法。