[發明專利]一種外加磁場抑制鋁合金激光-MIG復合焊接塌陷的方法及裝置

有效

• 申請號: 202110395870.3
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113102891B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 檀財旺;劉福運;徐炳孝;陳波;宋曉國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/70
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

本發明涉及焊接領域，公開了一種外加磁場抑制鋁合金激光?MIG復合焊接塌陷的方法及裝置，所述方法包括如下步驟：(1)對待焊的鋁合金板進行焊前清理；(2)將清理干凈的鋁合金板固定，在待焊的焊縫處設置垂直于焊縫的橫向磁場；(3)對待焊鋁合金板材進行激光電弧復合焊接，電弧焊槍與焊接方向的夾角為前傾角。所述裝置包括控制系統，多塊磁鐵；所述控制系統控制磁鐵產生磁性；所述磁鐵設置在鋁合金板材下方且均布于待焊鋁合金焊縫兩側，產生垂直于焊縫的橫向磁場。本發明有效解決了鋁合金激光?MIG復合焊接塌陷的問題，具有操作簡單，成本低的優點。

技術領域

本發明屬于焊接領域，更具體地涉及一種外加磁場抑制鋁合金激光-MIG復合焊接塌陷的方法及裝置。

背景技術

激光電弧復合焊接方法自上世紀70年代發展開始起，目前已經在航空航天、船舶制造、汽車制造、壓力容器等領域得到越來越廣泛的應用。因為激光電弧復合焊接方法不只是簡單的對單一激光和電弧熱源的機械疊加，其產生的相互耦合作用不僅充分發揮了兩種單一焊接模式的優勢，而且還彌補了單一焊接模式的不足。因此，其不僅能夠擴大焊接間隙適應性，還能夠大幅提高焊接效率，對于中厚板材料的焊接，激光電弧復合焊接方法已經顯現出巨大的應用前景。

鋁合金由于其密度小，導熱性能優異，耐腐蝕性強等優點，已經廣泛的應用于各種結構件當中。對于中厚板鋁合金在使用熔化焊接時，往往由于其材料本身在高溫下粘度低，強度和塑性小，熔融的鋁合金焊縫金屬在重力的作用下會向背部流淌，導致嚴重的焊接塌陷問題，降低了其焊接接頭的質量。

近年來為了改善焊接質量問題，向焊接過程中施加磁場的技術方案用于攪拌熔池以細化晶粒或者用于控制熱源分布形式以提高熱源能量利用效率。如中國專利(CN103612019A)公開了一種磁力攪拌的CO₂激光-TIG電弧復合焊接方法，在激光-TIG電弧復合焊縫熔池處施加縱向磁場，縱向磁場對焊縫熔池進行攪拌，對粗大的晶粒進行細化。這種方法通過在焊縫處施加縱向電磁場，提高了焊縫質量，但其所述技術方案對鋁合金焊縫塌陷問題并不能有效抑制。

發明內容

為解決現有技術中鋁合金激光-MIG復合焊接過程中焊接塌陷問題，本發明提供一種外加磁場抑制鋁合金激光-MIG復合焊接塌陷的方法及裝置。

本發明采用的具體方案為：1.一種外加磁場抑制鋁合金激光-MIG復合焊接塌陷的方法，所述方法包括如下步驟：

(1)對待焊的鋁合金板進行焊前清理；

(2)將清理干凈的鋁合金板固定，在待焊的焊縫處設置垂直于焊縫的橫向磁場；

(3)對待焊鋁合金板材進行激光電弧復合焊接，電弧焊槍與焊接方向的夾角為前傾角。

所述步驟(2)中橫向磁場由多塊磁鐵相互作用產生或磁場線圈感應產生。

所述步驟(2)中磁鐵設置在鋁合金板材下方且均布于待焊鋁合金焊縫兩側，產生垂直于焊縫的橫向磁場。

所述步驟(2)中磁場線圈設置在鋁合金板材下方，繞組線圈通電后，產生垂直于焊縫方向的磁場。

所述磁鐵為2塊，其中一塊磁鐵的N極與另一塊磁鐵的S極相對放置。

所述步驟(3)中對鋁合金板材進行激光電弧復合焊接時，激光束偏離Z軸5-10度。

所述前傾角為110-150°。

所述前傾角為120°。

另一方面，本發明提供還一種外加磁場抑制鋁合金激光-MIG復合焊接塌陷的裝置，所述裝置包括激光器、光學傳輸系統、弧焊機、焊槍；所述激光器通過光學傳輸系統控制激光輸出頭；所述弧焊機控制焊槍焊接焊縫，所述裝置還包括控制系統，多塊磁鐵；所述控制系統控制磁鐵產生磁性；所述磁鐵設置在鋁合金板材下方且均布于待焊鋁合金焊縫兩側，產生垂直于焊縫的橫向磁場。