[發明專利]一種厚板超高功率雙光束激光-高頻脈沖深熔TIG復合焊接的方法

有效

• 申請號: 202011434456.0
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN113941776B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 方迪生;黃瑞生;曹浩;韓鵬博;鄒吉鵬;滕彬;梁曉梅;孫謙;方乃文;楊義成
• 申請（專利權）人: 哈爾濱焊接研究院有限公司
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 裴閃閃

一種厚板超高功率雙光束激光?高頻脈沖深熔TIG復合焊接的方法。本發明屬于焊接領域。本發明為解決現有常規超高功率激光?深熔TIG復合焊接所存在氣孔和裂紋傾向性嚴重的技術問題。方法：S1：對坡口和待焊表面進行打磨或清洗，設置成對接接頭并固定；S2：設置激光頭和TIG焊槍角度，設置TIG焊槍鎢極尖端距待焊厚板表面上的兩個激光斑點中心連線中點的距離；S3：設置超高功率雙光束激光?高頻脈沖深熔TIG復合焊接的參數；S4：設置保護氣體；S5：通保護氣，同步進行超高功率雙光束激光?高頻脈沖深熔TIG復合焊接。本發明的方法能抑制焊縫氣孔和裂紋，改善焊接質量。

技術領域

本發明屬于焊接領域，具體涉及一種厚板超高功率雙光束激光-高頻脈沖深熔TIG復合焊接的方法。

背景技術

激光-傳統TIG電弧復合焊接解決了單激光焊接時能量利用率低、對裝配間隙要求高的問題，且增加了焊接熔深，降低了能耗，改善了接頭質量，在航空航天、車輛工程、船舶制造等領域得到廣泛應用。但是其中的傳統TIG電弧焊接熔深小，所以該工藝主要針對中薄板焊接。激光-深熔TIG復合焊接技術是一種新型的激光-電弧復合焊接技術，其中深熔TIG是指一種基于傳統TIG，通過水冷鎢極產生陰極收縮，并配合較大電流的電弧“匙孔”焊接方法，由于深熔TIG電弧焊接熔深大，所以該工藝更適合中厚板焊接。

當采用小功率激光與深熔TIG復合時，該工藝是一種深熔TIG電弧為主，小功率激光為輔的焊接方法。其中小功率激光產生的激光“匙孔”效應和激光等離子體，能夠調控深熔TIG電弧，穩定了深熔TIG電弧“匙孔”，提升了深熔TIG焊接工藝窗口，而且激光入射至深熔TIG電弧“匙孔”底部，進一步增加了焊縫熔深。

當采用超高功率激光與深熔TIG復合時，該工藝是一種超高功率激光焊接為主，深熔TIG電弧為輔的焊接方法。其中深熔TIG電弧挺度高和穿透力強，將超高功率激光入射至深熔TIG電弧“匙孔”中，強制擴大超高功率激光“匙孔”開口面積，同時約束了激光“匙孔”開口處金屬液柱飛出熔池表面，能夠有效抑制厚板超高功率激光焊接飛濺和表面塌陷等缺陷，明顯改善焊縫成形，增加了焊接過程穩定性。

超高功率激光-深熔TIG復合焊接是一種很有應用前景的厚板焊接方法，但目前它還有如下缺點：超高功率激光“匙孔”窄而且極深，容易導致焊縫容易出現氣孔、裂紋等缺陷問題；深熔TIG熱輸入大，導致焊縫組織粗大，熱影響區大，焊接變形嚴重，不適用于熱輸入敏感材料焊接。

發明內容

本發明為解決現有超高功率激光-深熔TIG復合焊接過程中氣孔和裂紋傾向性嚴重的技術問題，同時改善深熔TIG熱輸入大導致焊縫組織粗大、熱影響區大和焊接變形嚴重等缺點，而提供了一種厚板超高功率雙光束激光-高頻脈沖深熔TIG復合焊接的方法。

本發明的一種厚板超高功率雙光束激光-高頻脈沖深熔TIG復合焊接的方法，其中深熔TIG是指一種基于傳統TIG電弧，通過水冷鎢極產生陰極收縮效應，并配合較大電流的新型電弧“匙孔”焊接方法，其特征在于，該復合焊接方法按以下步驟進行：

S1：將待焊厚板坡口和待焊表面進行打磨或清洗，然后將待焊厚板工件設置成對接接頭并固定；

S2：設置激光頭和深熔TIG焊槍角度，激光頭與待焊厚板工件表面法線方向的夾角為0～15°，激光頭與深熔TIG焊槍夾角為5～45°，設置深熔TIG焊槍鎢極尖端距待焊厚板工件表面上的兩個激光斑點中心線的中點的距離為0～10mm；

S3：設置超高功率雙光束激光-高頻脈沖深熔TIG復合焊接的參數，所述雙光束激光的參數為：雙光束激光總輸出功率為10KW～60KW，激光離焦量為+20mm～-20mm，雙光束激光斑點間距為0.5mm～5mm；所述高頻脈沖深熔TIG焊的參數為：鎢極直徑為4mm～12mm，電源模式為脈沖直流或脈沖交流，焊接平均電流為480A～800A，脈沖頻率為500Hz～100KHz，占空比為15％～85％；