[發明專利]中厚板鈦合金T型接頭大功率光纖激光雙槍對稱焊接方法

在審

• 申請號: 202210206536.3
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114669873A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 劉甲;符成學;余巍
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/12;B23K26/60;B23K26/70
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 常曉虎

本發明公開了一種中厚板鈦合金T型接頭大功率光纖激光雙槍對稱焊接方法，屬于金屬材料焊接技術領域。本方法采用大功率光纖激光雙槍對稱焊接中厚板船用鈦合金T型接頭，由激光器按照50%分能原則，分出2道激光，通過光纖傳送至兩臺激光焊接頭，左右激光焊接頭沿T型接頭焊接路徑中心線對稱分布，由對稱分布的激光焊接頭發出兩束激光同時作用在T型接頭兩側，兩側激光光斑沿接頭焊縫中心線對稱分布，同步進行焊接。采用該方法可實現厚度為6mm～20mm的船用鈦合金T型接頭雙面一次焊透成型，有利于降低焊接變形，提高焊接質量和焊接效率。

技術領域

本發明屬于金屬材料焊接技術領域，尤其涉及一種中厚板鈦合金T型接頭大功率光纖激光雙槍對稱焊接方法。

背景技術

對于承壓結構的鈦合金中厚（6mm-20mm）板T型材的焊接，為了滿足鈦合金T型材焊接接頭根部焊透，且焊接質量滿足技術要求，傳統焊接方法是開大角度坡口，然后采用鎢極氬弧焊（GTAW）或熔化氣體保護焊（GMAW）填充蓋面焊接，焊接效率低，熱輸入大，焊后變形大，常導致扭曲變形，后續校形難度極大，變形嚴重會致使型材無法修復，致使零部件不合格。

激光焊接T型材常采用以下方法：一種方法是T接頭單道激光一次焊透，這要求單道激光功率要足夠大，能夠穿透腹板厚度，該方法焊接效率高，但是焊接變形大，T型材垂直度和彎曲度難以保證，且焊接接頭易出現側壁未熔合等缺陷；第二種方法是分兩次進行激光焊接，兩側分開焊接，焊接變形較大，焊接效率低，抗扭曲能力較弱，焊后變形難以校正；第三種方法是采用單面或雙面坡口，先用小功率激光焊打底，實現根部焊透，再通過GTAW、GMAW、激光填絲或激光復合焊單面填充蓋面，該方法需要分兩側多次焊接，造成焊接周期長，焊接效率低，焊接變形大；第四種是采用激光-GMAW復合焊，該方法可實現單面或雙面一次焊接成型，但是激光電弧復合裝置較為復雜，靈活性和可達性較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種中厚板鈦合金T型接頭大功率光纖激光雙槍對稱焊接方法，實現中厚板鈦合金T型接頭一次焊透成型，滿足高質量、高尺寸精度和高焊接效率的同時，有利于降低焊接變形，且設備集成度高，靈活性和可達性好。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種中厚板鈦合金T型接頭大功率光纖激光雙槍對稱焊接方法，采用一臺激光器按照50%分能，分出兩道激光，通過光纖分別傳送至兩臺對稱設于所述T型接頭腹板兩側的激光焊接頭；

焊接過程中，兩臺激光焊接頭發出的激光束同時作用于T型接頭兩側的焊縫上，兩側的激光束和激光光斑均沿T型接頭焊縫中心線對稱分布，以相同的焊接速度同步施焊；

所述激光束與T型接頭面板的夾角為5°～20°，所述激光器功率為10～20kw。

在其中一個實施例中，根據板厚和工藝要求，焊接之前分別設置包括激光的輸出形式、功率、離焦量、激光傾斜角度和偏移量、焊接速度在內的參數，兩側激光束焊接工藝參數保持一致。

進一步地，T型接頭腹板兩側均設有保護罩，所述保護罩用于確保焊接過程中高溫區域處于純氬氣氛圍。

進一步地，激光束與焊接方向夾角為90°～105°。

進一步地，激光束與T型接頭面板的夾角為5°。

進一步地，所述焊接速度為30～150cm/min。

進一步地，所述T型接頭的面板和腹板的厚度為6～20mm。

本發明采用大功率光纖激光雙槍同步對稱焊接中厚板鈦合金T型接頭，可達到以下有益效果：

1、采用該方法可實現厚度為6mm～20mm的船用鈦合金T型接頭雙面一次焊透成型，有利于降低焊接變形，提高焊接質量和焊接效率；

2、兩側HIGYAG激光焊接頭激光源由一個激光器發出，設備集成度高，靈活性和可達性較好；