[發明專利]一種激光鏡像焊接方法

在審

• 申請號: 202010433160.0
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111604593A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 占小紅;田書豪;王磊磊;綦娜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/08;B23K26/14;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種激光鏡像焊接方法，與傳統激光單側焊接相比，具有更小的熱輸入，更小的變形和殘余應力。該方法主要適用于平板對接結構，通過機器人聯動系統控制兩臺機器人同時發出激光輸出指令，產生兩束焦點位于平板兩側對應位置的激光束，并且使兩束激光以相同的速度、方向進行同步焊接，最終得到貫通的熔池。本發明采減小了激光焊接過程中的變形以及殘余應力，從而減小熱裂紋傾向；并且在激光焊具有熔深較大的基礎上，進一步增加焊接熔深。因此本發明對于厚板的焊接有眾多優勢，本發明在實際生產中具有較大的應用價值。

技術領域

本發明屬于激光焊接技術領域，尤其涉及一種激光鏡像焊接方法。

背景技術

激光焊接技術具有焊接效率高，焊縫成形性好、焊接能量集中、熱影響區窄、焊后殘余應力低、氣密性好等優點在航空航天領域被廣泛應用。但是當焊接厚度較大時，為了達到較大的熔深需要很大的熱輸入，而過大的熱輸入導致焊件變形增大，殘余應力增加，嚴重的會導致熱裂紋傾向增大，產生較多裂紋，導致焊件失效。目前比較常用的雙面焊有雙面電弧焊、激光-電弧雙面焊、激光雙面焊接(不同步)，但由于雙面電弧焊焊縫較寬、熔深較小；激光-電弧雙面焊熔池不對稱，激光側熔池形狀深而細，電弧側熔池形狀淺而大；激光雙面焊接(不同步)得到的焊縫中熔池不貫通，并且當激光焊完其中一面時，焊縫背面容易因焊接變形導致間隙增大，影響焊接質量甚至出現無法焊接的情況。

因此，在對平板進行焊接時，現有的焊接方法在焊接變形、焊后殘余應力、焊縫熔深等方面均存在一定的不足，這些不足在單熱源單側焊接中顯得尤為明顯，因而亟需一種能夠增大熔深、減小變形、減小殘余應力的激光焊接方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中的激光焊接中焊接質量不夠高、焊后變形較大、焊后殘余應力較大等缺陷，提出一種激光鏡像焊接方法。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種激光鏡像焊接方法，其特征在于，主要包括以下步驟：

第一步：對需要焊接的平板進行焊接區域局部清洗，若平板表面有氧化層，需要對氧化層進行處理。

第二步：利用相同材料的平板進行單側激光焊接參數摸索實驗，得到熔深為板厚三分之一時的激光功率，并且確定合適的激光入射角度。

第三步：將需要焊接的平板在水平放置的情況下進行點焊預固定，保證兩塊板直接裝備間隙小于0.15mm。

第四步：將點焊預固定后的對接試板進行垂直于水平面位置的裝夾。

第五步：調節焊接機器人位置，使得激光焊接頭位于對接試板兩側對稱位置，并進一步調整激光焊接頭的位置，使得激光束的焦點位于平板對接的對接處。

第六步：通過機器人聯動系統控制兩個激光頭同時出光，并且以相同的速度、方向同步開始焊接。

在焊接時，為了保證兩束激光可以相匯聚形成貫通熔池，需要保證兩束激光的同步。為了保證實驗的安全性，需要對激光入射角度進行一定偏轉。激光入射角度的范圍為與試板夾角0到180°之間。焊接過程中，在焊縫的外側對已焊接的位置吹送可冷卻該位置并防止其被氧化的保護氣體。此外，熔池為液態金屬受到重力的因素會向下板流淌，為了獲得較好的焊縫成形，將保護氣位置調整至由下向上吹。焊接過程中兩束激光時刻保持同步，但兩束激光的功率可以相等也可以不相等。通過改變焊接過程中的焊接位置，實現四種不同位置下的焊接，分別為橫焊、向上立焊、向下立焊、平焊+仰焊。

所述的一種激光鏡像焊接方法采用激光焊接，包括激光填絲焊接和激光不填絲焊接。

本發明的積極進步效果在于：

本發明的激光鏡像焊接方法，不僅能夠有效解決為達到較大熔深而增大熱輸入導致焊縫質量下降的問題，還能夠保證焊后變形較小，同時還減小了焊后殘余應力，有助于提高焊件的成品率以及焊件的使用壽命。