[發(fā)明專利]激光-電弧復(fù)合焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880053798.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111032275B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巖田匠平;沖田泰明;木谷靖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杰富意鋼鐵株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B23K26/348
• 分類號(hào): B23K26/348;B23K35/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王利波

本發(fā)明提供一種通過(guò)控制熔滴的過(guò)渡方式來(lái)大幅抑制濺射的產(chǎn)生、且通過(guò)將焊接電流設(shè)定得較低從而能夠抑制焊接所伴隨的的熱影響及熱變形的激光?電弧復(fù)合焊接方法。本發(fā)明的激光?電弧復(fù)合焊接方法包括：從焊接用鋼絲過(guò)渡至由氣體保護(hù)電弧焊產(chǎn)生的熔池的熔滴的最小直徑D_MIN(mm)相對(duì)于由激光焊產(chǎn)生的激光的輸出功率P(kW)滿足D_MIN≥(P/15)+(1/2)，熔滴的最大直徑D_MAX(mm)相對(duì)于由氣體保護(hù)電弧焊產(chǎn)生的電弧的長(zhǎng)度M(mm)滿足M≥4D_MAX/3。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將激光焊和氣體保護(hù)電弧焊組合來(lái)進(jìn)行焊接的激光-電弧復(fù)合焊接方法。具體而言，本發(fā)明涉及通過(guò)控制從焊接用鋼絲過(guò)渡至由氣體保護(hù)電弧焊產(chǎn)生的熔池的熔滴的直徑、及電弧的長(zhǎng)度(以下稱為電弧長(zhǎng)度)來(lái)抑制發(fā)生濺射的激光-電弧復(fù)合焊接方法。

背景技術(shù)

激光焊由于以能量密度高的激光作為熱源，因此能夠?qū)崿F(xiàn)焊接速度的加快及熔深的增加，而且由于熔融寬度窄，因此能夠?qū)⒑附铀殡S的熱影響及熱變形抑制得很小。其結(jié)果是具有得到高品質(zhì)的焊接部的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，該激光焊使用的裝置昂貴，而且，由于在形成坡口時(shí)要求精度良好地進(jìn)行加工，因此在焊接施工的成本方面與目前的焊接技術(shù)比較是不利的。

另一方面，氣體保護(hù)電弧焊與激光焊相比，焊接速度、熔深差，且焊接所伴隨的熱變形、熱影響比激光焊大，但能夠?qū)⒑附邮┕さ某杀疽种频煤艿汀Ａ硗猓ㄟ^(guò)調(diào)整使用的焊接用鋼絲的成分，可以控制焊接金屬的組成(參照專利文獻(xiàn)1)，而且，具有坡口的加工所要求的精度不如激光焊嚴(yán)格的優(yōu)點(diǎn)。

作為將這些激光焊和氣體保護(hù)電弧焊的優(yōu)點(diǎn)一起充分利用的焊接技術(shù)，有將氣體保護(hù)電弧和激光同時(shí)對(duì)被焊接物(例如鋼板等)的表面進(jìn)行照射的激光-電弧復(fù)合焊接。激光-電弧復(fù)合焊接能夠提高焊接間隙裕度、增加焊接速度，因此是能夠提高焊接施工的效率的焊接技術(shù)。

通常，在氣體保護(hù)電弧焊中，作為對(duì)發(fā)生濺射造成影響的重要因素，可以舉出熔滴的過(guò)渡方式。從焊接用鋼絲過(guò)渡至熔池的熔滴的方式隨焊接用鋼絲的成分、保護(hù)氣體的種類、以及產(chǎn)生電弧的焊接電流等各種焊接條件而變化。

即，如氣體保護(hù)電弧焊那樣，在僅使用電弧作為熱源的情況下，因中斷熔滴和熔池的短路、或熔滴脫離至熔池外等而發(fā)生濺射。因此，濺射的產(chǎn)生量大幅依賴于熔滴的過(guò)渡方式(即，熔滴從焊接用鋼絲脫離時(shí)的方式)。

對(duì)于這一點(diǎn)，已知在將激光焊和氣體保護(hù)電弧焊組合來(lái)進(jìn)行焊接的激光-電弧復(fù)合焊接中，由于成為熱源的激光與電弧的相互作用而使熔滴的過(guò)渡變得不穩(wěn)定，因此大量發(fā)生濺射。但是，熔滴的過(guò)渡方式對(duì)發(fā)生濺射造成的影響尚未被明確地說(shuō)明。

如果在激光-電弧復(fù)合焊接的施工中發(fā)生大量的濺射，則濺射附著于焊接機(jī)主機(jī)及附屬的光學(xué)設(shè)備，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障、施工效率的降低。因此，需要盡量抑制濺射的產(chǎn)生。

因此，本發(fā)明人等先進(jìn)行激光焊，隨后進(jìn)行MAG焊接作為氣體保護(hù)電弧焊，進(jìn)行了激光-電弧復(fù)合焊接，對(duì)此時(shí)的熔滴的過(guò)渡方式進(jìn)行了詳細(xì)地調(diào)查。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，濺射的產(chǎn)生原因是由于從尖銳的焊接用鋼絲的前端過(guò)渡至熔池的熔滴小且輕質(zhì)，該熔滴由于被激光照射所引起的被焊接物的蒸發(fā)壓力而向上方飛散，使其被冷卻而成為濺射。

接著，進(jìn)行了專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的激光-電弧復(fù)合焊接方法，具體而言，進(jìn)行了將由在含有60體積％以上CO₂的保護(hù)氣體下以添加有稀土類元素(下稱為REM)的鋼單線制成的焊接用鋼絲作為負(fù)極的正極性的氣體保護(hù)電弧焊和激光焊組合而成的激光-電弧復(fù)合焊接，對(duì)熔滴的過(guò)渡方式進(jìn)行了詳細(xì)地調(diào)查。其結(jié)果是，在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的激光-電弧復(fù)合焊接中，沒(méi)有觀察到由激光照射引起的熔滴的飛散，但由于電弧長(zhǎng)度短，熔滴和熔池發(fā)生短路，從而產(chǎn)生濺射。另外，在該激光-電弧復(fù)合焊接中，在電流值低的條件(焊接電流200A左右)下，形成滴狀過(guò)渡，產(chǎn)生非常多的濺射。即，從抑制濺射的產(chǎn)生的觀點(diǎn)考慮，由于不得不將能夠適用的焊接電流限制為較高的值，因此存在焊接所伴隨的熱影響、熱變形增大的問(wèn)題。