[發明專利]一種抑制高強鈦合金焊接裂紋的雙束激光擺動焊接方法

有效

• 申請號: 202010437700.2
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111673274B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 雷正龍;劉景濤;陳源;黎炳蔚;王學峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/06;B23K26/064;B23K26/08;B23K26/60
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種抑制高強鈦合金焊接裂紋的雙束激光擺動焊接方法，其特征在于它是按照以下步驟進行的：

步驟一:將工件的待焊接部位根據需要加工成所需要的精度，并對工件加工后的兩側表面進行打磨或清洗；

步驟二:將打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工裝夾具上；

步驟三:設置雙束激光，其中一束激光光源位于焊接熔池的前端，另一激光光源在焊接熔池的后部分進行周期性擺動，以形成運動路徑；其中，運動路徑為“8”字型路徑；

步驟三:在靠近焊接熔池前端“8”字型路徑的10～20％長度區域上半部分選取兩點，標記為P1和P 8，下半部分選取兩點，標記為P 4和P 5；靠近焊接熔池后端“8”字型路徑的10～20％長度區域上半部分選取兩點，標記為P 2和P 3，下半部分選取兩點，標記為P6和P 7；其中，P1和P5處的擺動激光功率為擺動激光峰值功率P的40～70％；P2和P6處的擺動激光功率為擺動激光峰值功率P的20～50％；P4和P8處的擺動激光功率為擺動激光峰值功率P的60～80％；P3和P7處的擺動激光功率與擺動激光峰值功率P相同；

步驟四:在實際焊接過程中，采用機器人集成系統控制焊接工藝參數，首先激光器控制發出激光，然后控制機器人運動完成焊接過程；

所述的P1位于“8”字型路徑前端上半部分轉折處的上方，P 8位于“8”字型路徑前端上半部分轉折處的下方；P 4位于“8”字型路徑前端下半部分轉折處的上方，P 5位于“8”字型路徑前端下半部分轉折處的下方；P 2位于“8”字型路徑后端上半部分轉折處的上方，P 3位于“8”字型路徑后端上半部分轉折處的下方；P 6位于“8”字型路徑后端下半部分轉折處的下方，P 7位于“8”字型路徑后端下半部分轉折處的上方。

2.根據權利要求1所述的一種抑制高強鈦合金焊接裂紋的雙束激光擺動焊接方法，其特征在于雙束激光的焊接頭包括準直鏡(1)、高速掃描振鏡(2)、聚焦鏡(3)、半透半反射鏡片(4)、反射鏡片(5)和高透玻璃保護鏡片(6)；

所述的焊接頭由豎直通道和“L”型通道組成；所述的“L”型通道的一端與豎直通道的側面連通，另一端上連接有激光器；豎直通道上端連接有激光器；豎直通道上端的激光器發出的激光依次經過由上至下設置在豎直通道內準直鏡(1)、高速掃描振鏡(2)、聚焦鏡(3)、半透半反射鏡片(4)和高透玻璃保護鏡片(6)；“L”型通道上的激光器發出的激光依次經過設置在“L”型通道內的另一個準直鏡(1)和反射鏡片(5)，并經由設置在豎直通道和“L”型通道連接處的半透半反射鏡片(4)反射至高透玻璃保護鏡片(6)；兩束激光的光源均通過高透玻璃保護鏡片(6)聚焦于待焊接件的焊接熔池上。

3.根據權利要求1所述的一種抑制高強鈦合金焊接裂紋的雙束激光擺動焊接方法，其特征在于若焊接熔池的后端收窄，則所述的“8”字型路徑的后端收窄；若焊接熔池的后端擴大，則所述的“8”字型路徑的后端擴大。

4.根據權利要求1所述的一種抑制高強鈦合金焊接裂紋的雙束激光擺動焊接方法，其特征在于設置激光參數：激光離焦量為﹣5～﹢15mm，固定激光功率為1000～5000W，擺動激光峰值功率P為500～2500W；焊接速度為0.5～5m/min，激光擺動頻率為20～400Hz，擺動長度為0.5～5mm，擺動寬度為0.5～5mm，保護氣采用Ar氣或Ar氣與CO₂的混合氣體，流量為20～60L/min。

5.根據權利要求1或4所述的一種抑制高強鈦合金焊接裂紋的雙束激光擺動焊接方法，其特征在于設置激光參數：激光離焦量為﹣5～﹢15mm，固定激光功率為1000～5000W，擺動激光峰值功率P為500～2500W；焊接速度為0.5～5m/min，激光擺動頻率為100～300Hz，擺動長度為2～4mm，擺動寬度為2～4mm，保護氣采用Ar氣或Ar氣與CO₂的混合氣體，流量為20～60L/min。

6.根據權利要求1或4所述的一種抑制高強鈦合金焊接裂紋的雙束激光擺動焊接方法，其特征在于激光器為CO₂氣體激光器、YAG固體激光器、半導體激光器或光纖激光器。