[發(fā)明專利]一種利用雙束激光進行鋁合金T型焊縫的焊接工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910231796.4
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109822218A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張培磊;張琪;盧慶華;閆華;于治水;李紹偉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/60;B23K26/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 周兵

本發(fā)明涉及金屬焊接技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提出一種利用雙束激光進行鋁合金T型焊縫的焊接工藝，包括如下步驟：1)焊接母材選用6061鋁合金板，焊絲直徑為1.2mm的4043焊絲，保護氣為氬氣，純度為99.99％；2)分別用800目和2000目的砂紙將鋁板表面打磨，然后對上述處理過的鋁板先堿洗后酸洗，并用酒精擦拭，再烘干；3)將鋁板置于面接觸夾具上，利用T型焊縫專用夾具將蒙板與桁條固定；4)采用連續(xù)激光模式進行激光雙束焊接，焊接工藝參數(shù)：送絲速度3?5m/min；激光頭傾角30?35°；光斑與焊絲間距1?2mm；保護氣體流量16?20L/min；激光功率2500?3000W；焊絲干伸長7?10mm；送絲角度20?25°；保護氣角度20?25°；5)焊后檢驗與分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種利用雙束激光進行鋁合金T型焊縫的焊接工藝。

背景技術(shù)

由于質(zhì)量輕、強度高、和較高的耐腐蝕性、優(yōu)異的機械加工性能，鋁合金廣泛應(yīng)用于航天、航空和汽車行業(yè)。相比與其他金屬的焊接鋁合金由于導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)大，導(dǎo)致鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件會產(chǎn)生較大的變形量，晶粒相對粗大力學(xué)性能方面不好且存在氣孔等焊接缺陷，并且由于表面的氧化膜及容易發(fā)上氧化等性質(zhì)因此鋁合金的焊接也漸漸成為關(guān)注的重點。

相比于其他種類的焊接方法激光焊接憑借其能量密度高，較高的穿透性，較小的焊接熔池帶來的高加工精度和較強的適應(yīng)性，已越來越多的應(yīng)用在汽車、造船、航空航天、精細加工等方面。因此鋁合金激光焊接成為了新的鋁合金焊接方向。

激光焊接能量密度高，焊接精度高，熱影響區(qū)小，工件收縮和變形小，焊后殘余應(yīng)力低而且焊后加工量少，焊接過程易于集成化、自動化、柔性化，是高速、高精度、高效的焊接方法。

激光是利用受激輻射原理，產(chǎn)生的一種具有單色性、相干性、方向性且亮度極高的光束。而激光焊接則是利用這種光束作為熱源并作用于待焊試件，從而達到熔化并連接試件的目的。相對于傳統(tǒng)焊接方法，激光焊接具有較多的優(yōu)點，具體如下：

1.聚焦后的激光具有極高的功率密度(約為10⁵W/cm²-10⁷W/cm²)，焊接以深熔方式進行，由于激光加熱范圍極小，在同等功率和焊接厚度條件下，具有焊接速度高，熱輸入小，熱影響區(qū)小，焊接應(yīng)力和變形小等特點。

2.可較遠距離焊接，適合于一些微型零件及可達性很差部位的焊接。

3.激光器可以將光纖拉至多個機位，實現(xiàn)一機多用的效果。在焊接之余也可

以通過改變激光器參數(shù)進行切割、快速成型或打孔等操作。

4.可在封閉環(huán)境進行操作，適用于易氧化和有毒害的金屬。

5.可以焊接某些傳統(tǒng)方法難以焊接的材料及非金屬材料。

雙光束激光焊接是將兩束獨立的激光或者是將一束激光通過光學(xué)分光系統(tǒng)分為兩束作用于焊接區(qū)進行焊接的技術(shù)。雙光束激光焊接時，形成一個開口較大的熔池與匙孔，匙孔的穩(wěn)定性較單光束高，即焊接過程穩(wěn)定性較高，這有利于匙孔內(nèi)氣體的逃逸，降低了焊縫的氣孔率，最終焊縫的成形也較單光束好。

雙光束激光焊接不僅僅用于焊接高碳鋼、不等厚板材料,在鋁合金及鈦合金焊接中也有很大的優(yōu)勢,當雙光束激光作用于一個熔池中時,可以形成一個較大的熔池與匙孔,保持匙孔的穩(wěn)定性,改善焊縫成形,而且可以改善熔池的流動性,有利于內(nèi)部氣泡的上浮,降低氣孔。由于雙光束焊接需要兩個激光器同時作業(yè),或?qū)Ｓ梅止庀到y(tǒng),在國內(nèi)這方面的研究還很少且相對于傳統(tǒng)T型焊縫單面焊接，激光雙面同時焊接具有減少T焊接構(gòu)件變形的優(yōu)點且構(gòu)件兩邊同時進行焊接更加節(jié)省時間縮短工期提高效率節(jié)約成本。由于兩邊各有一個熱源對構(gòu)件進行焊接因此焊縫熔池中兩個熱源間會形成熱流攪動使得原本粗大的焊縫晶粒細小化提高焊縫質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容