CN101347870B - 激光-超小电流gma复合热源焊接方法 - Google Patents
激光-超小电流gma复合热源焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101347870B CN101347870B CN 200810222138 CN200810222138A CN101347870B CN 101347870 B CN101347870 B CN 101347870B CN 200810222138 CN200810222138 CN 200810222138 CN 200810222138 A CN200810222138 A CN 200810222138A CN 101347870 B CN101347870 B CN 101347870B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- laser
- gma
- current
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明提出了一种激光-超小电流GMA复合热源焊接方法。本焊接方法要解决金属薄板焊接时变形量大的技术难题,本发明的主要内容包括:复合热源焊接中GMA电弧(5)采用的平均电流为15~30A,焊接钢材时激光(1)功率大于800W,焊接铝合金时大于1600W,激光束(1)在前,GMA电弧(5)在后,光丝间距为0mm~3mm,两者熔池连成一体。本焊接方法适用于铝合金、碳钢、低合金、不锈钢以及两种上述异种金属间的板材厚度为0.5mm~4mm的薄金属板焊接。
Description
技术领域
本发明提出的激光-超小电流GMA复合热源焊接方法,属于激光-电弧复合热源焊接技术领域,特别涉及到激光一超小电流GMA复合热源焊接超低变形的薄板金属材料。
技术背景
铝合金、不锈钢、碳钢薄板的焊接变形控制技术是焊接领域的技术难题之一。焊接变形与材料、焊接方法、焊接工艺等因素有关。采用常规GMA焊接铝合金、不锈钢等薄板材料的主要问题之一就是焊接接头变形量大。从焊接工艺角度考虑,降低热输入量(线能量)是减少焊接接头变形量的有效方法之一。在相同的焊接速度下,焊接电流越小,接头变形量越小。但是随着焊接电流减小,焊缝熔深也相应减小,当焊接电流减小到一定程度时例如15A~30A,甚至无法形成连续的焊缝,更谈不上焊接了。因此对于常规GMA来说,为了保证焊接接头的可靠性、获得具有一定深度熔深,就不能采用太小的电流,这也就限制了焊接接头变形量的进一步降低。
最近发展了激光-电弧的复合热源焊接方法,这种复合热源也因电弧电流比较大,对超薄金属的焊接仍不能完全解决其焊接接头的变形问题。
发明内容:
为了克服背景技术中超薄金属板的焊接接头的变形大的难题,本发明提供一种新的激光-超小电流GMA复合热源焊接方法,该方法能获得金属薄板的优质、超低变形的焊接接头。
本发明的技术方案如下:
1、一种激光-超小电流GMA复合热源焊接方法,激光对小电流电弧有一定稳定作用,其特征在于,
1)复合热源焊接过程中,GMA电弧5采用平均电流为15A~30A的小电流,焊接钢材时,激光1功率大于800W,焊接铝合金时激光1功率大于1600W;
2)GMA电弧5和激光1沿焊接方向排列,并且激光束1在前,GMA电弧5在后,光丝间距d为0mm~3mm,GMA电弧5与激光束1两者形成的熔池应当连成一体;
3)GMA焊枪2与水平面夹角α为45~75。
2、根据本发明的一种激光-超小电流GMA复合热源焊接方法,其特征在于,
即可以是常规混合气体GMA电弧,也可以是脉冲混合气体GMA电弧,还可以是Ar、He、CO2的GMA电弧,适用的激光类型包括Nd:YAG激光,CO2激光或光纤维激光,激光输出类型即可以是连续输出,也可以是脉冲输出。
3、根据本发明的一种激光-超小电流GMA复合热源焊接方法,其特征在于,
该焊接方法适用于铝合金、碳钢、低合金钢、不锈钢以及上述两种异种金属间的厚度为0.5mm~4mm薄金属板焊接。
本发明提出的焊接方法与常规的GMA焊接方法相比最明显的优点是能够大幅度降低焊接接头的变形量,尤其焊接铝合金薄板时,与常规GMA焊接方法相比,该焊接方法能够降低焊缝变形量80%~90%。另外,提高焊接效率是本焊接方法的另一个优点。常规GMA焊接速度一般为0.3m/min~1.0m/min,而本焊接方法正常焊接速度范围为1.0m/min~3.0m/min,焊接速度提高1倍以上,焊接效率也就提高1倍以上。此外本焊接方法还具有细化焊缝晶粒,提高焊缝的机械性能的特点。
附图说明
图1本发明提出的激光-超小电流GMA复合热源焊接方法的示意图
图1中1是激光束,2是GMA电弧焊枪,3是GMA焊丝,4是焊接试板,5是GMA电弧,d=0mm~3mm是光丝距离,即激光束光斑与GMA电弧焊丝端点间的距离,α=45°~75°α是GMA焊枪与水平面间的夹角,箭头表示焊接方向。
在本发明的焊接方法中,复合热源中的激光束1和GMA电弧5沿焊接方向排列,并且激光束1在前,GMA电弧5在后。首先调整GMA焊枪与水平面的夹角为45°~75°,焊丝干身长度控制在10mm~17mm,然后激光束1沿焊接试板4表面呈基本垂直方向施加。由于在15A~30A的超小电流条件下单独的GMA电弧5热量小、无法保持稳定的电弧,不能形成连续焊接,激光束1与GMA电弧5两者相互作用,相辅相成而形成稳定的GMA电弧5,最终形成具有合适熔深的焊缝和超低变形量的焊接接头,这里最关键的是GMA电弧5形成的熔池和激光束1形成的熔池要连为一体。为了确保这一点,要求试板4表面的光丝距离d为0mm~3mm,输入到试板4表面的激光密度必须大于激光小孔深熔焊模式的功率密度阈值,对于焦点直径为0.6mm、波长为1.064μm的YAG激光,在焊接碳钢材料时激光功率要大于800W,在焊接铝合金时激光功率要大于1600W。
本发明使用的即可以是常规混合气体GMA电弧,也可以是脉冲混合气体GMA电弧,还可以是Ar、He、CO2的GMA电弧。适用的激光类型包括Nd:YAG激光、CO2激光或光纤激光,激光输出类型即可以是连续输出,也可以是脉冲输出。
具体实施方式
试验条件如下:激光器为德国HAAS公司生产的HL2006D型Nd:YAG固体激光器,最大输出功率2.0kW,波长1.06μm,采用焦距为200mm的焊枪,激光焦点位于工件表面下0.5mm;电弧焊机为奥地利Fonius公司生产的TPS5000型数字化GMA焊机;
铝合金焊接实例:
下面以5A06铝合金板材为例说明具体实施方案。选用直径为1.2mm的5356焊丝;试验板材为2.0mm厚的5A06铝合金,试板的尺寸为50mm×400mm;
激光-超小电流GMA复合热源焊接参数:工件表面处光丝间距d为1mm,焊接速度1m/min,激光功率1850W,送丝速度1.0m/min,平均焊接电流15A(焊接过程采用脉冲GMA焊,熔滴过渡频率为一个脉冲一个熔滴),平均电弧电压16.7V,焊丝干伸长14mm,焊接过程用纯Ar保护,保护气体流量20L/min;GMA焊枪与水平线夹角60°。
激光-超小电流GMA复合热源焊接结果:2mm厚铝合金沿焊接接头纵向挠曲变形量为9.8mm/m,2mm铝板全焊透。
为了与常规GMA对比变形情况,又进行了一组GMA焊接试验,焊接参数如下:焊接速度1.0m/min,平均焊接电流75A(确保2mm铝板全熔透的最小电流),平均电弧电压16.0V,焊丝干伸长14mm,保护气体流量20L/min;
常规GMA焊接结果:2mm厚铝合金沿焊接接头纵向挠曲变形量为102.5mm/m,2mm铝板全焊透。
通过以上两种焊接方法焊接2mm厚5A06铝合金试验可看出,常规GMA焊缝纵向挠曲变形量为102.5mm/m,而激光-超小电流GMA复合热源焊接接头纵向挠曲变形量为9.8mm/m。也就是说激光-超小电流GMA复合热源焊接接头的纵向挠曲变形量相当于常规GMA焊接接头的1/10。可见该焊接方法能有效地降低焊接接头变形量。
碳钢焊接实例:
下面以Q235板材为例说明具体实施方案。选用直径为1.0mm的H08Mn2Si焊丝;试验板材为1.0mm厚的Q235低碳钢,试板的尺寸为50mm×400mm;
激光-超小电流GMA复合热源焊接参数:工件表面处光丝间距d为1mm,焊接速度2m/min,激光功率900W,送丝速度1.0m/min,平均焊接电流15A(焊接过程采用脉冲GMA焊,熔滴过渡频率为一个脉冲一个熔滴),平均电弧电压17.1V,焊丝干伸长14mm,保护气体Ar/CO2=95/5为20L/min;GMA焊枪与水平面夹角为60°。
激光-超小电流GMA复合热源焊接结果:焊缝熔深为1mm低碳钢板全焊透,1mm厚低碳钢板沿焊接接头纵向挠曲变形量为5.1mm/m。
为了与常规GMA对比变形情况,又进行了一组GMA焊接试验,焊接参数如下:焊接速度1.0m/min,平均焊接电流80A,平均电弧电压16.5V,焊丝干伸长14mm,保护气体Ar/CO2=95/5为20L/min。
常规GMA焊接结果:焊缝熔深为1mm低碳钢板全焊透,1mm厚低碳钢板沿焊接接头纵向挠曲变形量为67.5mm/m,。
通过以上两种焊接方法焊接1mm厚Q235低碳钢薄板试验可看出,常规GMA焊缝纵向挠曲变形量为67.5mm/m,而激光-超小电流GMA复合热源焊接接头纵向挠曲变形量为5.1mm/m。也就是说激光-超小电流GMA复合热源焊接接头的纵向挠曲变形量相当于常规GMA焊接接头的1/13。
不锈钢焊接实例:
下面以304不锈钢板材为例说明具体实施方案。选用直径为1.0mm的307焊丝;试验板材为1.5mm厚的304不锈钢,试板的尺寸为50mm×400mm。
激光-超小电流GMA复合热源焊接参数:工件表面处光丝间距d为1mm,焊接速度2.5m/min,激光功率1100W,送丝速度1.5m/min,平均焊接电流20A(焊接过程采用脉冲GMA焊,熔滴过渡频率为一个脉冲一个熔滴),平均电弧电压17.2V,焊丝干伸长14mm,保护气体Ar/CO2=90/10为20L/min,GMA焊枪与水平面夹角为60°。
激光-超小电流GMA复合热源焊接结果:焊缝熔深为1.5mm不锈钢板全焊透,1.5mm不锈钢板沿焊接接头纵向挠曲变形量为7.5mm/m。
为了与常规GMA对比变形情况,又进行了一组GMA焊接试验,焊接参数如下:焊接速度1.0m/min,平均焊接电流100A,平均电弧电压17.2V,焊丝干伸长14mm,保护气体Ar/CO2=90/10为20L/min。
常规GMA焊接结果:焊缝熔深为1.5mm不锈钢板全焊透,1mm厚低碳钢板沿焊缝纵向挠曲变形量为70.5mm/m。
通过以上两种焊接方法焊接1.5mm厚304不锈钢薄板试验可看出,常规GMA焊接接头纵向挠曲变形量为70.5mm/m,而激光-超小电流GMA复合热源焊接接头纵向挠曲变形量为7.5mm/m。也就是说激光-超小电流GMA复合热源焊接接头的纵向挠曲变形量相当于常规GMA焊接接头的1/9。
Claims (3)
1.一种激光-超小电流GMA复合热源焊接方法,激光对小电流电弧有一定稳定作用,其特征在于,
1)复合热源中GMA电弧(5)采用平均电流为15~30A的小电流,焊接钢材时,激光束(1)功率为800W-1100W,焊接铝合金时激光束(1)功率为1600W-1850W;
2)GMA电弧(5)和激光束(1)沿焊接方向排列,并且激光束(1)在前,GMA电弧(5)在后,光丝间距d为0mm~3mm,GMA电弧(5)与激光束(1)两者形成的熔池应当连成一体;
3)GMA焊枪(2)与水平面夹角α为45°~75。
2.根据权利要求1所述的一种激光-超小电流GMA复合热源焊接方法,其特征在于,
即可以是常规混合气体GMA电弧,也可以是脉冲混合气体GMA电弧,还可以是纯Ar、He、CO2的GMA电弧;适用的激光类型包括Nd:YAG激光,CO2激光或光纤维激光,激光输出类型即可以是连续输出,也可以是脉冲输出。
3.根据权利要求1所述的一种激光-超小电流GMA复合热源焊接方法,其特征在于,
该焊接方法适用于铝合金、碳钢、低合金钢、不锈钢以及上述两种异种金属间的厚度为0.5mm~4mm薄金属板焊接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 200810222138 CN101347870B (zh) | 2008-09-10 | 2008-09-10 | 激光-超小电流gma复合热源焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 200810222138 CN101347870B (zh) | 2008-09-10 | 2008-09-10 | 激光-超小电流gma复合热源焊接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101347870A CN101347870A (zh) | 2009-01-21 |
CN101347870B true CN101347870B (zh) | 2010-06-16 |
Family
ID=40266927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 200810222138 Expired - Fee Related CN101347870B (zh) | 2008-09-10 | 2008-09-10 | 激光-超小电流gma复合热源焊接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101347870B (zh) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5520152B2 (ja) * | 2009-07-31 | 2014-06-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 異材溶接用フラックス入りワイヤ並びに異材レーザ溶接方法及び異材mig溶接方法 |
JP5827454B2 (ja) | 2010-03-08 | 2015-12-02 | 株式会社神戸製鋼所 | レーザー・アーク複合溶接方法及び該溶接方法による溶接部材の製造方法 |
CN101954543B (zh) * | 2010-08-04 | 2013-01-09 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 一种铝合金薄板t型接头无飞溅低变形优质高效焊接方法 |
CN102069306A (zh) * | 2011-02-11 | 2011-05-25 | 天津大学 | 激光-双丝脉冲电弧复合焊接系统 |
CN103286458B (zh) * | 2013-06-03 | 2015-09-30 | 中国钢研科技集团有限公司 | 一种激光-电弧复合焊接方法 |
CN103418919B (zh) * | 2013-08-29 | 2015-09-30 | 首都航天机械公司 | 异种铝合金薄边缘结构激光-电弧复合焊接方法 |
CN103801845B (zh) * | 2014-03-13 | 2016-05-25 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 基于光束扫描的铁或镍基材料激光mig复合堆焊方法 |
CN104014934B (zh) * | 2014-06-19 | 2016-08-24 | 兰州理工大学 | 适用于异种材料对接的电弧辅助激光熔钎焊方法 |
CN104551391B (zh) * | 2014-12-25 | 2017-03-01 | 北京石油化工学院 | 一种激光增强水下gmaw熔滴过渡控制方法 |
CN105624672A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-01 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法 |
CN106271139A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-01-04 | 南京先进激光技术研究院 | 一种Invar钢激光‑电弧复合焊接方法 |
CN107252977B (zh) * | 2017-07-21 | 2019-03-12 | 上海交通大学 | 一种激光+mig/mag单面焊接的方法 |
CN107363407B (zh) * | 2017-08-16 | 2019-03-29 | 温州大学 | 一种多焦点激光加强电弧复合焊的方法 |
CN108544093B (zh) * | 2018-03-26 | 2019-09-17 | 天津电力机车有限公司 | 一种低合金钢低功率激光-电弧复合全位置焊接方法 |
CN113427132B (zh) * | 2021-07-06 | 2022-03-11 | 中车广东轨道交通车辆有限公司 | 铝合金与不锈钢的激光-双tig电弧复合自熔钎焊方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1806995A (zh) * | 2006-02-15 | 2006-07-26 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 一种大光斑激光与电弧复合热源连接异种金属的方法 |
CN1943959A (zh) * | 2006-10-20 | 2007-04-11 | 大连理工大学 | 一种激光-电弧复合加工方法 |
CN101214584A (zh) * | 2008-01-21 | 2008-07-09 | 哈尔滨工业大学 | 附加机械力的中小功率激光-gma电弧复合焊接方法 |
-
2008
- 2008-09-10 CN CN 200810222138 patent/CN101347870B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1806995A (zh) * | 2006-02-15 | 2006-07-26 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 一种大光斑激光与电弧复合热源连接异种金属的方法 |
CN1943959A (zh) * | 2006-10-20 | 2007-04-11 | 大连理工大学 | 一种激光-电弧复合加工方法 |
CN101214584A (zh) * | 2008-01-21 | 2008-07-09 | 哈尔滨工业大学 | 附加机械力的中小功率激光-gma电弧复合焊接方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101347870A (zh) | 2009-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101347870B (zh) | 激光-超小电流gma复合热源焊接方法 | |
CN104384717B (zh) | 一种厚板窄间隙实施对焊的摆动激光-热丝焊接方法 | |
KR101436705B1 (ko) | 레이저·아크 복합 용접 방법 및 상기 용접 방법에 의한 용접 부재의 제조 방법 | |
CN103862177B (zh) | 激光-gma电弧复合热源填丝焊接方法 | |
CN100556602C (zh) | 超声波辅助激光钎焊或激光钎熔焊的方法 | |
CN104874919B (zh) | 一种厚板窄间隙激光焊接方法 | |
CN104907696B (zh) | 一种考虑焊接电流值的激光-电弧复合焊接方法 | |
CN103252589A (zh) | 用于厚板高强或超高强钢拼焊的激光-mag复合焊接方法 | |
Kah et al. | The effect of the relative location of laser beam with arc in different hybrid welding processes | |
CN102161134A (zh) | 变极性方波钨极氩弧和激光复合焊接方法 | |
CN101733564A (zh) | 超高强度钢的激光-电弧复合热源高速焊接方法 | |
CN112620856A (zh) | 一种异种金属材料焊接前的预处理方法、异种金属材料焊接产品及其焊接方法 | |
CN103418917B (zh) | 一种激光与熔融金属复合焊接板材的方法 | |
CN101992354A (zh) | 微束等离子弧和激光复合焊接方法 | |
CN103831533A (zh) | 钛合金激光-mig复合焊接方法 | |
CN105798462A (zh) | 一种利用激光-mag复合热源的焊接方法 | |
CN104400225A (zh) | 一种Ti2AlNb金属间化合物激光焊接方法 | |
CN102990235A (zh) | 一种采用双tig焊枪的激光填丝焊的熔丝方法 | |
CN103831541A (zh) | 高强钢对接接头激光-mig电弧复合焊接方法 | |
EP2695694A1 (en) | Method of welding of elements for the power industry, particulary of sealed wall panels of power boilers using MIG/MAG and laser welding | |
CN109226968A (zh) | 一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-mag复合焊接的方法 | |
JP5954009B2 (ja) | 溶接鋼管の製造方法 | |
CN108705195A (zh) | 能量拘束型窄间隙激光填丝焊接方法 | |
CN100509256C (zh) | 一种用于大光斑激光-电弧复合热源连接异种金属的钎剂 | |
CN103817449A (zh) | 一种等离子弧和熔化极电弧复合焊接方法及焊接装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100616 Termination date: 20150910 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |