[發明專利]一種激光電弧復合焊接方法

在審

• 申請號: 202011128256.2
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112439996A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 羅子藝;陳峯;易耀勇;韓善果;蔡得濤;薛亞飛;張宇鵬
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院中烏焊接研究所
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/70
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明提供了一種激光電弧復合焊接方法，所述焊接方法采用激光束與電弧進行復合焊接；所述焊接方法包括以下步驟：在保護氣體的保護下，激光束與電弧同時作用于待焊工件表面形成共熔池，驅動激光束與電弧移動形成焊縫；在所述形成焊縫過程中，所述激光束的聚焦點進行往復振動，所述往復振動的方向與激光束傳輸方向所在直線一致。本發明的焊接方法采用激光束與電弧進行復合焊接，并且激光束的聚焦點進行往復振動，所述往復振動的方向與激光束傳輸方向所在直線一致，可以促進熔化極電弧填充金屬從熔池表面向底部流動，增大熱量在工件厚度方向上傳輸，能夠有效地增大焊接熔深，同時促進合金元素在熔池內分布均勻，可以改善焊接接頭成分均勻性。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，具體涉及一種激光電弧復合焊接方法。

背景技術

激光-電弧復合焊具有能量利用率高、熱輸入小、焊縫熔深大、焊接速度快及良好的間隙適應能力等特點。對于中厚板金屬材料單道激光-電弧復合焊接，由于熔深大且經歷了重新熔化、凝固過程，不可避免地出現接頭成分不均勻及性能差異。采用單道激光-電弧復合焊接得到的焊縫截面是上寬下窄的形狀，接頭成分及性能在厚度方向上存在著較大的不均勻性。而且，在采用大功率激光實現單道激光-電弧復合焊接時，隨著工件厚度的增加，填充金屬就越難通過熔池流動彌散在整個接頭。以上這些問題在限制了大功率激光-電弧復合焊接的應用。

專利CN103286458B公布了一種激光-電弧復合焊接方法，通過改變焊接方向以及改變保護氣體成分實現焊縫合金元素分布的均勻性，但該方法需要采用含O₂量較多的保護氣，會使得焊縫氧化程度加大，不利于活性金屬的焊接。專利CN103056533B公布了一種振蕩掃描激光束-電弧復合焊接方法及系統，通過光束在聚焦平面掃描攪拌熔池，但該方法沒能解決厚度方向上的液態金屬流動問題，導致焊接縫合金元素分布不均勻。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足之處而提供一種激光電弧復合焊接方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種激光電弧復合焊接方法，所述焊接方法采用激光束與電弧進行復合焊接；所述焊接方法包括以下步驟：

在保護氣體的保護下，激光束與電弧同時作用于待焊工件表面形成共熔池，驅動激光束與電弧移動形成焊縫；在所述形成焊縫過程中，所述激光束的聚焦點進行往復振動，所述往復振動的方向與激光束傳輸方向所在直線一致。

上述焊接方法采用激光束與電弧進行復合焊接，并且激光束的聚焦點進行往復振動，所述往復振動的方向與激光束傳輸方向所在直線一致，可以促進熔化極電弧填充金屬從熔池表面向底部流動，增大熱量在工件厚度方向上傳輸，能夠有效地增大焊接熔深，同時促進合金元素在熔池內分布均勻，可以改善焊接接頭成分均勻性。

優選地，所述激光束的振動頻率為1Hz～500Hz，振幅為0.1mm～3.0mm。

發明人通過研究發現，當激光束的振動頻率符合上述條件時，更有利于改善焊接接頭成分的均勻性。

優選地，所述電弧為熔化極電弧，所述熔化極電弧的脈沖調制頻率為100Hz～400Hz。

優選地，所述電弧與激光束之間夾角α為25°～45°。

發明人通過研究發現，當電弧與激光束之間夾角為25°～45°時，更有利于節約熱能，避免熱量浪費，而且更有利于改善焊接接頭成分的均勻性。

優選地，所述電弧與激光束之間夾角α為35°。

優選地，所述激光束與電弧移動形成焊縫的移動速度為0.1m/min～10m/min。

優選地，所述激光束的振動頻率為1～500Hz，所述激光束的振幅為0.1～3.0mm，激光束與電弧移動形成焊縫的移動速度為0.01～10m/min。