[發明專利]十字型接頭雙側旋轉激光-TIG電弧的焊接方法及夾持工裝

有效

• 申請號: 202010464697.3
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111604596B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 彭進;許紅巧
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/60;B23K26/14;B23K26/08
• 代理公司: 洛陽九創知識產權代理事務所(普通合伙) 41156
• 代理人: 炊萬庭

本發明涉及激光焊接技術領域，具體的說是十字型接頭雙側旋轉激光?TIG電弧的焊接方法及夾持工裝。一種十字型接頭雙側旋轉激光?TIG電弧的焊接方法，由設置在十字型接頭上部兩側的兩個激光發射頭和設置在十字型接頭下部兩側的兩個TIG焊槍配合對十字型接頭進行焊接，激光發射頭和TIG焊槍各自以平行于自身軸線的中心線旋轉，且位于對角位置的激光發射頭和TIG焊槍保持同軸；焊接前在十字型接頭上部的兩側位置預置與激光發射頭所發射的激光束配合的金屬粉末，焊接過程中通過位于十字型焊接頭下部兩側位置的保護氣噴嘴對熔池液態金屬進行托舉。本發明可解決十字交叉型接頭上部的角焊縫下榻、咬邊缺陷，下部的角焊縫凸起造成應力集中，以及接合面未熔合的問題。

技術領域

本發明涉及激光焊接技術領域，具體的說是十字型接頭雙側旋轉激光-TIG電弧的焊接方法及夾持工裝。

背景技術

與傳統的焊接方法相比，激光焊接技術具有焊接焊接變形小、焊縫熔透深度深、焊接效率高等諸多優點，因此在航空航天、汽車、船舶等制造領域得到了廣泛的應用。

隨著我國工業的發展，在某些領域需要用到非常規形式的接頭，如十字交叉型接頭。目前對于十字型接頭普遍采用的是利用激光束在一側施焊后，再在另一側施焊，此方法不僅焊接效率低，而且容易產生接合面未熔合的現象，而且由于沒有添加額外的填充金屬容易出現在上部的角焊縫下榻、咬邊缺陷，下部的角焊縫凸起造成應力集中，最終影響焊縫質量。

中國專利《十字型接頭激光同步雙光束焊接方法》，公開日為2013.02.13，公開的通過應用兩臺激光器分別發出主光束 a 及主光束 b，兩臺激光器鏡像設置于十字型接頭支板兩側， 將主光束 a 分成焊接光束 11 和焊接光束 12， 主光束 b 分成焊接光束 21和焊接光束22， 并且焊接光束11、焊接光束21、焊接光束12與焊接光束 22 同步施焊。但是此方法容易出現在上部的角焊縫下榻、咬邊缺陷，而角焊縫的底部出現凸出的液態金屬過多形成的焊縫，這樣極易引起應力集中，從而影響產品力學性能。

發明內容

本發明旨在提供一種十字型接頭雙側旋轉激光-TIG電弧的焊接方法，提高焊接質量，提供一種十字型接頭雙側旋轉激光-TIG電弧的焊接夾持工裝，便于上述焊接方法的實施。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案為：一種十字型接頭雙側旋轉激光-TIG電弧的焊接方法，由設置在十字型接頭上部兩側的兩個激光發射頭和設置在十字型接頭下部兩側的兩個TIG焊槍配合對十字型接頭進行焊接，激光發射頭和TIG焊槍各自以平行于自身軸線的中心線旋轉，且位于對角位置的激光發射頭和TIG焊槍保持同軸；焊接前在十字型接頭上部的兩側位置預置與激光發射頭所發射的激光束配合的金屬粉末，焊接過程中通過位于十字型焊接頭下部兩側位置的保護氣噴嘴對熔池液態金屬進行托舉。

優選的，包括以下步驟：

1）、對待焊接的第一母材和第二母材進行表面處理去除雜質后，將第一母材和第二母材交叉并夾緊固定在焊接夾具上，形成待焊接的十字型接頭；

2）、在待焊接的十字形接頭上部的兩側位置分別預置金屬粉末；

3）、將TIG焊槍的電源的兩極分別與TIG焊槍和待焊接的十字型接頭相連并啟動TIG焊槍，在TIG焊槍和待焊接的十字型接頭的下角焊縫母材處起弧；同時啟動激光發射頭以發射激光束，使激光束熔化金屬粉末形成熔池并作用于待焊接的十字型接頭的上角焊縫母材處；激光束和TIG焊槍在焊接過程中保持位于對角位置的激光發射頭和TIG焊槍持續同軸旋轉，并通過位于十字型焊接頭下部的兩側位置的保護氣噴嘴對熔池液態金屬達到托舉作用。

優選的，電源與TIG焊槍和待焊接的十字型接頭的連接方法為直流正接、直流反接或交流形式。

優選的，激光發射頭與激光器相連，激光器為Nd：YAG激光器、CO₂激光器或光纖激光器。

優選的，第一母材、第二母材以及金屬粉末的材質均為鋁合金。