[發明專利]一種316LN和GH4169異種材料厚板的激光窄間隙焊接方法

有效

• 申請號: 202010174424.5
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111299834B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 信紀軍;戴文華;方超;黃菁;衛靖
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B23K26/26
• 分類號: B23K26/26;B23K33/00;B23K26/60;B23K103/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

1.一種316LN和GH4169異種材料厚板的激光窄間隙焊接方法，其特征在于：適用于10～30mm厚316LN奧氏體不銹鋼和GH4169高溫合金異種材料厚板的激光分層填絲焊接過程，采用的窄間隙坡口為非對稱結構型式，即兩邊鈍邊的寬度不同，且施焊過程中激光束偏置于奧氏體不銹鋼一側，利用激光掃描方式控制熱輸入量以及焊接缺陷的產生；采用振鏡聚焦系統使激光束在坡口內擺動，結合激光束掃描路徑對熔池的熱輸入量進行控制，所述的激光束掃描路徑為三角形路徑，防止氣孔、側壁未熔合以及焊縫和高溫合金側熱裂紋焊接缺陷的產生；

焊接坡口型式采用帶鈍邊的窄間隙坡口，鈍邊的厚度為5.2mm，鈍邊臺階寬度316LN不銹鋼側為1～1.5mm，GH4169高溫合金側為0.5～1mm；

打底焊激光功率4.5～10.0kW，正離焦量為6.0mm，焊接速度為1.5m/min，送絲速度為1.8m/min；填充焊激光功率6.5kW，正離焦量為20mm，焊接速度為1.8m/min，送絲速度為5.0m/min；蓋面焊激光功率3.5kW，正離焦量為40mm，焊接速度為0.5m/min，送絲速度為2.0m/min。

2.根據權利要求1所述的一種316LN和GH4169異種材料厚板的激光窄間隙焊接方法，其特征在于：

每道焊縫焊接完成后，利用角磨機磨掉該道焊縫的余高部分、使得該焊縫層焊接位置平整，并采用丙酮對焊接位置清洗干凈，以便進行下一層的焊接。

3.一種316LN和GH4169異種材料厚板的激光窄間隙焊接方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟101：采用丙酮對316LN奧氏體不銹鋼和GH4169高溫合金對接面的坡口進行清洗并烘干，該去污處理需在焊接前15分鐘至1小時內進行；采用的窄間隙坡口為非對稱結構型式，即兩邊鈍邊的寬度不同，且施焊過程中激光束偏置于奧氏體不銹鋼一側，焊接坡口型式采用帶鈍邊的窄間隙坡口，鈍邊的厚度為4.8～5.2mm，鈍邊臺階寬度316LN不銹鋼側為1～1.5mm，GH4169高溫合金側為0.5～1mm；

步驟102：焊絲為HGH4169，直徑為1.2mm，焊前24小時之內采用化學清洗并烘干保存，在焊前1小時內安裝于送絲機構；

步驟103：在焊接平臺上進行試板窄間隙坡口組對，并利用夾具裝夾固定；

步驟104：通過控制系統對焊接工藝參數進行設置，包括激光功率、焊接速度、激光束掃描半徑，其中掃描路徑采用三角形掃描方式；

步驟105：對打底焊進行焊接；

步驟106：鈍邊層打底焊接完成之后，將焊縫表面打磨并用丙酮清洗窄間隙坡口內壁；

步驟107：對試板進行填充層焊接；

步驟108：填充層第一道焊接完成之后，將焊縫表面打磨并用丙酮清洗窄間隙坡口內壁；并繼續采用填充層焊接工藝進行焊接，每層焊完結束后均對焊縫表面進行打磨并用丙酮清洗窄間隙坡口內壁，直至焊縫填充至距離試板表面1-2mm為止；

步驟109：對試板進行蓋面層焊接；

步驟110：焊接結束后，試板冷卻至室溫時從工裝上取下焊接試板；

所述步驟105：對打底焊進行焊接，具體包括：

打底焊激光功率4.5～10.0kW，正離焦量為6.0mm，焊接速度為1.5m/min，送絲速度為1.8m/min；

保護氣流量為15～25L/min，背保護氣流量為15～25L/min；

所述步驟107對試板進行填充層焊接具體包括：填充焊激光功率6.5kW，正離焦量為20mm，焊接速度為1.8m/min，送絲速度為5.0m/min，保護氣流量為15～25L/min；

所述步驟109對試板進行蓋面層焊接具體為：激光功率3.5kW，正離焦量為40mm，焊接速度為0.5m/min，送絲速度為2.0m/min，保護氣流量為15～25L/min。