[發明專利]一種厚板高強鋼激光-電弧復合高效焊接方法及其焊接夾具

在審

• 申請號: 201911358421.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN110919183A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 徐國建;王子健;杭爭翔;鄭文濤;蘇允海;胡方;曲迎東;于寶義
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/348;B23K26/70;B23K26/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

一種厚板高強鋼激光?電弧復合高效焊接方法，工藝：a)坡口加工：在焊接處采用焊接坡口形式為Y型坡口對接，坡口角度θ=20?30°；b)焊接材料：選擇直徑為1.0mm?1.3mm的焊絲作為焊接填充材料；c)焊接保護氣體：激光?MAG復合焊接過程中，采用保護氣體的體積分數為Ar+CO₂混合氣體，焊件背面保護為純氬氣；本發明優點：1、可以提高傳統焊接方法的焊接效率，并且可以解決傳統焊接方法產生的未熔合、咬邊以及焊瘤等缺陷。2、充分利用了兩種熱源的優勢，即電弧焊接增加裝備間隙的富裕度及激光焊接增加了熔透深度，實現了高效率和高質量的激光?MAG復合焊接。3、不僅可以減小焊后殘余應力、焊接變形和裂紋傾向，而且可以極大提高焊接效率，并且焊接接頭的力學性能得到了提高。

技術領域

本發明屬于材料加工技術領域，具體涉及一種厚板高強鋼激光-電弧復合高效焊接方法，本發明還涉及一種該方法的焊接夾具。

背景技術

隨著工業的發展，厚板在焊接結構中的應用日益廣泛。目前，對于厚板焊接常常使用傳統的焊接方法(手工電弧焊接、埋弧自動焊接、熔絲氣保焊接等)。雖然傳統焊接方法的成本相對比較低，但是易產生未熔合、咬邊以及焊瘤等缺陷，并且焊接效率低，隨著世界經濟技術的發展，傳統焊接方法已漸漸滿足不了使用需求，所以新型焊接技術逐步出現。

激光-電弧復合焊接方法具有高效率、高質量及高適應性，對于厚板的焊接具有較大優勢。隨著世界經濟的發展，各國的旅游業持續發展，船舶、核電、車輛、橋梁等大型鋼結構的需求量不斷加大。傳統的焊接方法雖能滿足焊接的要求，但是受其焊接效率低及焊接質量不高的約束，逐漸已不能滿足實際生產的需求。

另外，現有的焊接夾具結構不夠合理，面對不同型號的材料無法調整夾具，另外，每次焊接之后，焊接殘留物質對夾具的損傷較大，夾具更換頻繁。

發明內容

發明目的：

本發明所述的一種厚板高強鋼激光-電弧復合高效焊接方法及其焊接夾具，其目的是解決傳統焊接方法的不足。

技術方案：

一種厚板高強鋼激光-電弧復合高效焊接方法，其特征在于：該方法按照以下工藝步驟進行：

a)坡口加工：在焊接處采用焊接坡口形式為Y型坡口對接，坡口角度θ＝20-30°；

b)焊接材料：選擇直徑為1.0mm-1.3mm的焊絲作為焊接填充材料；

c)焊接保護氣體：激光-MAG復合焊接過程中，采用保護氣體的體積分數為(80-90)％Ar+(10-20)％CO₂混合氣體，焊件背面保護為純氬氣；

d)焊接工藝：采用激光-MAG復合焊工藝時，激光功率為9-10kW、離焦量為(-2)-0mm、光絲間距為1-3mm、焊接電流為350A-400A、焊槍與水平面傾斜角度(α)為25-45°、焊接速度為1.2-1.5m/min。

該方法應用于一種厚板船用高強鋼為EH36鋼板，板厚(H)為18mm；接頭形式為Y型坡口對接，坡口角度θ＝20°-30°，鈍邊高度h＝9-11mm；采用Φ＝1.2mm的GHS50NS焊絲；焊接方法為的激光-MAG復合焊接，焊接工藝為單道一次成形。

激光-MAG復合焊單道成形焊接工藝參數為激光功率10kW、焊接電流400A、焊接速度1.5m/min、氣體流量15-25L/min，背面保護為純氬氣，氬氣氣體流量10-20L/min。

該夾具包括：底板(1)和壓板(2)；

底板(1)的中部開有底板槽(1-1)，壓板(2)設置在底板槽(1-1)的的兩側；底板槽(1-1)的一端設置有接氣口(6)。

底板(1)上設置有定位銷孔(3)。