CN102848077A

CN102848077A - 正面提供保护气体双面同时保护的镍板激光焊接方法

Info

Publication number: CN102848077A
Application number: CN2012103189872A
Authority: CN
Inventors: 刘佳; 石岩; 张宏
Original assignee: Changchun University of Science and Technology
Current assignee: Changchun University of Science and Technology
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-01-02

Abstract

正面提供保护气体双面同时保护的镍板激光焊接方法属于金属材料加工技术领域。现有技术为焊缝背面再提供一路保护气体，使得焊接装置结构复杂，制造难度大、制造成本高，安装繁琐、使用不便。本发明采用激光焊接镍板，单面焊接双面成型，惰性气体与焊接激光同轴输出，两块待焊接镍板对接或者搭接，焊接激光与镍板正面表面垂直；所使用的嵌块上部有一道条状通槽，嵌块位于镍板下方，条状通槽位于焊缝下方并与焊缝走向一致，条状通槽槽口朝上，由镍板下表面与条状通槽构成一个气体暂留空间，充分利用来自原有的保护气体源、经贯穿性匙孔到达镍板下方而原本逸散的保护气体，该保护气体因受所述气体暂留空间限制在焊缝背面焊点处形成一个动态的惰性气体保护区。

Description

正面提供保护气体双面同时保护的镍板激光焊接方法

技术领域

本发明涉及一种正面提供保护气体双面同时保护的镍板激光焊接方法，同轴保护激光焊接镍或者镍合金板材（以下简称镍板），包括镍板之间的对接焊（以下简称拼焊）和搭接焊（以下简称叠焊），单面焊接双面成型，属于金属材料加工技术领域。

背景技术

由于镍或者镍合金具有良好的可塑性和耐腐蚀性，如耐强碱腐蚀，被广泛应用于工业制碱、海水淡化、石油化工和核工业等领域。但是，由于镍或者镍合金的导热系数低，在镍或者镍合金的焊接过程中极易产生粗晶缺陷；另外，在焊接过程中由于高温，极易吸收空气中的氧气、氢气或者二氧化碳等气体，从而产生气孔缺陷。为了避免这些缺陷的产生，现有技术采用惰性气体如氦气或者氩气提供焊接保护气氛，或者在真空条件下焊接。但是，真空条件成本过高，焊接工件的尺寸也受到的限制。因此，通常采用前一种方法，即在焊缝高温区形成惰性气体保护区，所述的焊缝高温区包括焊缝熔池、焊缝金属冷却段以及热影响区，惰性气体从施加焊接热源的一侧送入。由于近年来激光这种高能量密度焊接热源的出现，焊缝背面也成为焊缝高温区，镍或者镍合金单面焊接双面成型技术随之产生。然而，所述的粗晶缺陷、气孔缺陷同样也会出现在焊缝背面。为了完善单面焊接双面成型技术，现有技术为焊缝背面再提供一路保护气体。然而，这种方法使得焊接装置结构变得非常复杂，装置的制造难度增大、制造成本增高，安装繁琐、使用不便。另外，该方法在导致惰性气体本身用量增大的同时，使得原本就存在的利用率不高的问题进一步加剧。

发明内容

本发明其目的在于，采用激光焊接镍板，单面焊接双面成型，简化焊接装置，提高作为保护气体的惰性气体的利用率，为此，我们发明了一种正面提供保护气体双面同时保护的镍板激光焊接方法。

本发明之正面提供保护气体双面同时保护的镍板激光焊接方法采用激光焊接镍板，单面焊接双面成型，惰性气体与焊接激光同轴输出，两块待焊接镍板对接或者搭接，其特征在于，焊接激光与镍板正面表面垂直；所使用的嵌块上部有一道条状通槽，嵌块位于镍板下方，条状通槽位于焊缝下方并与焊缝走向一致，条状通槽槽口朝上，由镍板下表面与条状通槽构成一个气体暂留空间。

本发明其技术效果在于，不论是拼焊还是叠焊，由于在激光深熔焊接过程中会在焊缝处形成贯穿性匙孔，与激光同轴输出的惰性气体穿过贯穿性匙孔后会在由镍板下表面与条状通槽构成的气体暂留空间内停留，在焊缝背面形成一个惰性气体保护区，在单面焊接双面成型这种焊接方式中，该惰性气体保护区能够为焊缝背面这一焊缝高温区提供惰性气体保护，避免粗晶缺陷、气孔缺陷在焊缝背面产生。与现有技术相比，本发明并未为焊缝背面专门提供一路保护气体，而是充分利用来自原有的保护气体源、经贯穿性匙孔到达镍板下方而原本逸散的保护气体，该保护气体因受所述气体暂留空间限制在焊缝背面焊点处形成一个动态的惰性气体保护区，可见本发明之方法大幅提高惰性气体利用率，同时也大幅减轻现有技术在惰性气体使用上的浪费。并且，这一惰性气体保护区的最终形成仅仅是由于采用了一个上部有一道条状通槽的嵌块。可见，本发明之方法所涉装置其结构非常简单，装置制作容易、成本低；只需将上部有一道条状通槽的嵌块置于镍板下方，使条状通槽槽口朝上、位于焊缝下方并与焊缝走向一致，即可由镍板下表面与条状通槽构成一个能够在焊接的过程中限制从贯穿性匙孔透过来的惰性气体逸散的气体暂留空间，进而在焊缝背面焊点处形成一个动态惰性气体保护区，因此，本发明之方法在装置的安装上十分简单，在装置的使用方面十分方便。

附图说明

图1是本发明之镍板激光焊接方法拼焊工况示意图，该图同时作为摘要附图。图2是本发明之镍板激光焊接方法叠焊工况示意图。

具体实施方式

本发明之正面提供保护气体双面同时保护的镍板激光焊接方法采用激光焊接镍板1，如图1、图2所示，镍板1包括镍或者镍合金板材。单面焊接双面成型。两块待焊接镍板1对接或者搭接。惰性气体自同轴保护嘴2与焊接激光3同轴输出；开始焊接时先通惰性气体，后投射激光束，焊接结束时先撤激光束，后断惰性气体。焊接激光3与镍板1正面表面垂直。焊接激光3功率P 1500~2800 W，离焦量0~2 mm，光斑直径0.25~0.35 mm，焊接速度2.0~3.0 m/min。同轴保护嘴2直径4~6 mm，惰性气体流量20~30 L/min，惰性气体为He、Ar混合气体，体积比He:Ar=1:4。所使用的嵌块4上部有一道条状通槽5，条状通槽5宽度b3~10 mm，高度h 1~5 mm，长度大于等于焊缝长度。嵌块4嵌入底座6中，嵌块4位于镍板1下方。嵌块4采用导热良好的金属制作，如紫铜，有利于焊接工件的冷却，进一步避免镍板1焊接接头粗晶的产生。条状通槽5位于焊缝下方并与焊缝走向一致，条状通槽5槽口朝上，由镍板1下表面与条状通槽5构成一个气体暂留空间。

下面举例说明本发明之方法。

实施例1：

镍板1为厚度1.5 mm的N2镍板。采用丙酮清洗镍板1表面油污。两块待焊接镍板1对接，见图1所示。焊接激光3与镍板1正面表面垂直。采用CO₂激光器，波长为10.6μm，额定最大输出功率为5000W。焊接激光3功率P 2500 W，离焦量2 mm，光斑直径0.30 mm，焊接速度2.5 m/min。同轴保护嘴2直径5 mm，惰性气体流量25 L/min，惰性气体为He、Ar混合气体，体积比He:Ar=1:4。所使用的嵌块4上部有一道条状通槽5，条状通槽5宽度b 10mm，高度h 5 mm，长度大于等于焊缝长度。嵌块4嵌入底座6中，嵌块4位于镍板1下方。嵌块4采用导热良好的紫铜。条状通槽5位于焊缝下方并与焊缝走向一致，条状通槽5槽口朝上，由镍板1下表面与条状通槽5构成一个气体暂留空间。

实施例2：

镍板1为厚度0.8 mm的N2201镍合金板。采用丙酮清洗镍板1表面油污。两块待焊接镍板1搭接，见图2所示。焊接激光3与镍板1正面表面垂直。采用CO₂激光器，波长为10.6μm，额定最大输出功率为5000W。焊接激光3功率P 1500 W，离焦量1.5 mm，光斑直径0.25 mm，焊接速度2.0 m/min。同轴保护嘴2直径4 mm，惰性气体流量30 L/min，惰性气体为He、Ar混合气体，体积比He:Ar=1:4。所使用的嵌块4上部有一道条状通槽5，条状通槽5宽度b 5 mm，高度h 5 mm，长度大于等于焊缝长度。嵌块4嵌入底座6中，嵌块4位于镍板1下方。嵌块4采用导热良好的紫铜。条状通槽5位于焊缝下方并与焊缝走向一致，条状通槽5槽口朝上，由镍板1下表面与条状通槽5构成一个气体暂留空间。

Claims

1.一种正面提供保护气体双面同时保护的镍板激光焊接方法，采用激光焊接镍板，单面焊接双面成型，惰性气体与焊接激光同轴输出，两块待焊接镍板对接或者搭接，其特征在于，焊接激光与镍板正面表面垂直；所使用的嵌块上部有一道条状通槽，嵌块位于镍板下方，条状通槽位于焊缝下方并与焊缝走向一致，条状通槽槽口朝上，由镍板下表面与条状通槽构成一个气体暂留空间。

2.根据权利要求1所述的镍板激光焊接方法，其特征在于，焊接激光（3）功率P 1500~2800 W，离焦量0~2 mm，光斑直径0.25~0.35 mm，焊接速度2.0~3.0 m/min。

3.根据权利要求1所述的镍板激光焊接方法，其特征在于，惰性气体流量20~30 L/min，惰性气体为He、Ar混合气体，体积比He:Ar=1:4。

4.根据权利要求1所述的镍板激光焊接方法，其特征在于，嵌块（4）条状通槽（5）宽度b 3~10 mm，高度h 1~5 mm，长度大于等于焊缝长度。