CN104308364B - 一种“∞”字形模具的激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种类似“∞”字形模具的激光焊接方法，所述“∞”字形模具由两个C型板对接后焊接而成，其中C型板包括底层和表层，所述底层为高硬度材料Ni60，厚度3-5mm，所述表层为碳钢，厚度5-8mm，两个C型板底层无缝对接，两个C型板表层留1.0-1.2mm的间隙，其特征在于：对接焊缝采用双层焊，共两道，第一道为激光填丝焊接，在底层金属形成2-3mm的焊缝熔深；第二道采用激光-MAG复合焊接，完成焊缝的无裂纹填充。与现有技术相比，采用本发明焊接方法焊接产品，结果表明，焊缝成形均匀美观、没有裂纹，产品变形很小，能够满足焊接质量要求。

Description

一种“∞”字形模具的激光焊接方法
技术领域
本发明属于激光加工领域，应用于高硬度材料与一般碳钢材料构成的双层金属“∞”字形模具的对接焊缝焊接。
背景技术
在模具行业，大多产品需要耐磨、耐温等使用性能，然而，用高硬度、耐磨材料制造整体模具产品成本高，所以出现了基体为一般钢材，然后在其表面加工出一层特殊耐磨耐温材料的制造方法。在某些产品中，可采用双层金属结构，一层高硬度材料，一层一般碳钢材料，两层金属机械贴合，然后把双层金属对接后熔合。在双层金属结构件的对接焊接中，由于整体厚度较厚，且存在高硬度材料的热裂倾向，单纯用激光或者电子束焊接，将产生焊缝的纵向裂纹。
发明内容
为了解决上述的焊接质量问题，从焊接工艺着手，提供了一种焊缝成形均匀美观、没有裂纹的“∞”字形模具的激光焊接方法。
本发明的技术方案是：一种“∞”字形模具的激光焊接方法，所述“∞”字形模具由两个C型板对接后焊接而成，其中C型板包括底层和表层，所述底层为高硬度材料Ni60，厚度3-5mm，所述表层为碳钢，厚度5-8mm，两个C型板底层无缝对接，两个C型板表层留1.0-1.2mm的间隙，其特征在于：对接焊缝采用双层焊，共两道，第一道为激光填丝焊接，在底层金属形成2-3mm的焊缝熔深；第二道采用激光-MAG复合焊接，完成焊缝的无裂纹填充。
两个C型板对接形成两条焊缝，两条焊缝按照第一条焊缝第一道激光填丝焊→第二条焊缝第一道激光填丝焊→第二条焊缝第二道激光-MAG复合焊→第一条焊缝第二道激光-MAG复合焊的顺序实施焊接。
第一道激光填丝焊的焊丝选用ER304，直径1.0mm；采用光纤激光器，激光功率1600-2500W，焊接速度0.8-1.5m/min，保护气流量15L/min；第二道激光-MAG复合焊的焊丝选用ER50-6，直径1.2mm；激光功率4500-5000W，焊接电流150-200A，焊接速度0.8-1.2m/min，焊丝与激光间距2mm，保护气流量20L/min。
有益效果
底层材料硬度高，焊接存在热裂倾向，所以提出两层两道焊接方案。第一道采用激光填丝焊，焊丝含有合金元素成分，在焊接时与底层材料形成熔池，由于合金元素的作用，使其热裂倾向降低，从而形成无裂纹的焊缝。然后，焊接第二道，此时，熔化少量的底层已焊焊缝金属，其对熔池的合金化作用小，不会导致热裂，由于间隙窄且深，采用激光-MAG复合焊，其效率高，熔深大，焊接质量好。“∞”字形模具的焊缝对称，采用对称的焊接顺序，可减小工件的焊后变形。总的来说，通过本发明的方法，能够焊接出合格的模具产品。
附图说明
图1为坡口形式的示意图。
具体实施方式
本发明“∞”字形模具由两个C型板对接后焊接而成，其中C型板包括底层和表层，底层为高硬度材料Ni60，厚度3-5mm，表层为碳钢，厚度5-8mm，两个C型板底层无缝对接，两个C型板表层留1.0-1.2mm的间隙，见图1。
本发明焊接方法主要包括坡口设计与两道焊接工艺等两方面。双层金属的底层无间隙对接，构成I型坡口，表层金属留间隙1.0-1.2mm，以便第一道激光填丝焊的焊丝送入；由于表层留的间隙需要填满，且深度大、间隙窄，所以下一道采用激光-MAG复合焊填满，且保证两道之间的良好熔合。焊接工艺的重点在第一道，主要是选择合理的焊接材料，使其与底层高硬度材料发生冶金作用，降低热裂倾向，从而形成2-3mm深，且无裂纹的焊缝。由于双层金属产品是一组对称的焊缝，考虑焊接变形问题，要控制合理的焊接顺序，即第一条焊缝第一道激光填丝焊→第二条焊缝第一道激光填丝焊→第二条焊缝第二道激光-MAG复合焊→第一条焊缝第二道激光-MAG复合焊。
针对底层金属为Ni60，表层金属为45号钢的双层金属激光焊接，通过大量的焊接工艺试验，确定了合理的焊接工艺规范。第一道的焊丝选用ER304，直径1.0mm；采用光纤激光器，激光功率1600-2500W，焊接速度0.8-1.5m/min，保护气流量15L/min。第二道的焊丝选用ER50-6，直径1.2mm；激光功率4500-5000W，焊接电流150-200A，焊接速度0.8-1.2m/min，焊丝与激光间距2mm，保护气流量20L/min。

Claims (3)

1.一种“∞”字形模具的激光焊接方法，所述“∞”字形模具由两个C型板对接后焊接而成，其中C型板包括底层和表层，所述底层为高硬度材料Ni60，厚度3-5mm，所述表层为碳钢，厚度5-8mm，两个C型板底层无缝对接，两个C型板表层留1.0-1.2mm的间隙，其特征在于：对接焊缝采用双层焊，共两道，第一道为激光填丝焊接，在底层金属形成2-3mm的焊缝熔深；第二道采用激光-MAG复合焊接，完成焊缝的无裂纹填充，第一道激光填丝焊的焊丝选用ER304。
2.根据权利要求1所述的“∞”字形模具的激光焊接方法，其特征在于：两个C型板对接形成两条焊缝，两条焊缝按照第一条焊缝第一道激光填丝焊→第二条焊缝第一道激光填丝焊→第二条焊缝第二道激光-MAG复合焊→第一条焊缝第二道激光-MAG复合焊的顺序实施焊接。
3.根据权利要求1或2所述的“∞”字形模具的激光焊接方法，其特征在于：焊丝ER304的直径1.0mm；采用光纤激光器，激光功率1600-2500W，焊接速度0.8-1.5m/min，保护气流量15L/min；第二道激光-MAG复合焊的焊丝选用ER50-6，直径1.2mm；激光功率4500-5000W，焊接电流150-200A，焊接速度0.8-1.2m/min，焊丝与激光间距2mm，保护气流量20L/min。
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