CN104889569B - 一种脉冲激光‑电弧复合焊接方法 - Google Patents
一种脉冲激光‑电弧复合焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104889569B CN104889569B CN201510296236.9A CN201510296236A CN104889569B CN 104889569 B CN104889569 B CN 104889569B CN 201510296236 A CN201510296236 A CN 201510296236A CN 104889569 B CN104889569 B CN 104889569B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- pulse laser
- laser
- arc
- welded
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K28/00—Welding or cutting not covered by any of the preceding groups, e.g. electrolytic welding
- B23K28/02—Combined welding or cutting procedures or apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
一种脉冲激光‑电弧复合焊接方法，其特点是：在保护气体的保护下，通过将激光器产生的脉冲激光和熔化极焊接设备产生的脉冲电弧同时作用于待焊工件的同一位置形成共熔池的方式对待焊工件进行焊接，且脉冲激光和脉冲电弧的脉冲调制频率为100‑400Hz。本发明由于采用了脉冲激光与脉冲电弧进行复合焊接的方法，通过该复合焊接方法，在焊接过程中，能够有效消除金属过热，并能提高焊接速度（不低于激光焊的速度）以及增大熔深，从而得到高质量的焊接接头。而且，该方法的焊接工艺简单、实施容易、使用效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，具体是涉及一种脉冲激光-电弧复合焊接方法。
背景技术
熔化极脉冲电弧焊接能够利用周期性变化的脉冲电流控制熔滴过渡和焊接热输入，实现良好的焊接过程。该方法的缺点为：在进行高速度焊接时无法确保焊缝质量，以及获得较大的熔深。而激光-电弧复合焊接方法是将激光与电弧两种热源有机结合起来，通过激光与电弧的相互作用改善激光能量的吸收与电弧的稳定性。
美国专利US6596969B1公开了一种激光-电弧复合焊接方法，采用连续激光与脉冲电弧进行复合焊接，电流脉冲可以为直流脉冲或交流脉冲，脉冲之间的间隔为0.1ms，该方法可在高焊速下稳定电弧放电，获得较大熔深。但是，由于激光连续输出导致焊缝金属过热，增大了热影响区。
俄罗斯专利RU2412032公开了一种高强钢管纵缝接头焊接方法，对焊接工件开X型坡口，对管外焊缝采用激光-电弧焊接，管内焊缝采用单道电弧气保焊接或埋弧焊。在焊接过程中，电弧脉冲频率与激光脉冲频率一致，为380-420Hz，可采用较高焊速，获得较大的熔深。但该方法只针对于高强钢管，不适用于铝合金焊接，同时电弧和激光的脉冲调制频率范围较窄。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种工艺简单、实施容易、使用效果好，能够针对钢和铝合金等材料进行复合焊接，获得高质量的焊接接头，并且可使用较高的焊接速度，以及得到较大的熔深的脉冲激光-电弧复合焊接方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的脉冲激光-电弧复合焊接方法，其特点是：在保护气体的保护下，通过将激光器产生的脉冲激光和熔化极焊接设备产生的脉冲电弧同时作用于待焊工件的同一位置形成共熔池的方式对待焊工件进行焊接，且脉冲激光和脉冲电弧的脉冲调制频率为100-400Hz。
为了使采用的激光器符合本发明的使用要求，上述激光器为平均功率0.5-3.5kW的碟片或光纤或CO2或Nd:YAG激光器，且激光器的最大功率为5KW，平均焊接电流为100-300A。
为了达到更好的焊接效果，上述脉冲激光和脉冲电弧在焊接过程中输入的能量比值为0.5-2。
为了有效地确保不同厚度的待焊工件的焊接质量，当上述待焊工件为厚度1-6mm的钢和厚度1-4mm的铝合金时，无需开坡口，单道焊完成；当上述待焊工件为大厚度板时，开10-300的Y型窄坡口，且钝边厚度为2-4mm，多道焊完成。
为了达到本发明的焊接要求，上述熔化极焊接设备在焊接过程中使用的焊丝的直径为0.8-1.6mm。
为了对焊接过程进行有效的保护，上述保护气体为CO2或Ar或He或其混合气体。
为了进一步提高焊接质量，上述脉冲激光的中心线与垂直待焊工件表面的垂直线之间的夹角为0-100。且上述脉冲激光的中心线与熔化极焊接设备的电弧焊炬轴线之间的夹角为25-500。
本发明由于采用了脉冲激光与脉冲电弧进行复合焊接的方法，通过该复合焊接方法，在焊接过程中，能够有效消除金属过热，并能提高焊接速度（不低于激光焊的速度）以及增大熔深，从而得到高质量的焊接接头。而且，该方法借助脉冲激光与脉冲电弧的复合，可用于不同技术领域，例如：可用于焊接纵缝管、火车车厢、汽车车身、船体局部、海洋平台局部、火箭壳体等，并获得优质金属材料焊接接头。而且，该方法的焊接工艺简单、实施容易、使用效果好。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明的焊接示意图。
图2为采用连续激光焊接钢获得的接头截面示意图。
图3为脉冲激光和脉冲电弧不是采用同步脉冲调制时焊接钢获得的接头截面示意图。
图4为脉冲激光和脉冲电弧采用同步脉冲调制时焊接钢获得的接头截面示意图。
图5为采用连续激光焊接钢获得的焊缝形貌示意图。
图6为脉冲激光和脉冲电弧不是采用同步脉冲调制时焊接钢获得的焊缝形貌示意图。
图7为脉冲激光和脉冲电弧采用同步脉冲调制时焊接钢获得的焊缝形貌示意图。
图8为本发明开Y型坡口的形状示意图。
图9为焊接铝合金获得的焊缝形貌示意图。
具体实施方式
本发明所述的脉冲激光-电弧复合焊接方法，该方法是：根据所需要成型的焊缝余高和需要达到的熔深，确定脉冲激光和脉冲电弧的脉冲调制频率，然后在保护气体CO2或Ar或He或CO2、Ar和He的混合气体或CO2、Ar和He其中任意两种的混合气体的保护下，通过将激光器产生的脉冲激光和熔化极焊接设备产生的脉冲电弧同时作用于待焊工件的同一位置形成共熔池的方式对待焊工件进行焊接，其中脉冲激光和脉冲电弧的脉冲调制频率为100-400Hz，且脉冲激光和脉冲电弧在焊接过程中输入的能量比值为0.5-2，而激光器为平均功率0.5-3.5kW的碟片或光纤或CO2或Nd:YAG激光器，且激光器的最大功率为5KW，平均焊接电流为100-300A；同时，熔化极焊接设备在焊接过程中使用的焊丝的直径为0.8-1.6mm。为了有效地确保不同厚度的待焊工件的焊接质量，当待焊工件为厚度1-6mm的钢和厚度1-4mm的铝合金时，无需开坡口，单道焊完成；如图8所示，当待焊工件为大厚度板时，即待焊工件为厚度H大于6mm的钢或厚度H大于4mm的铝合金或厚度H大于4mm的其它金属板时，开10-300的Y型窄坡口，且钝边厚度h为2-4mm，多道焊完成。
如图1所示，将脉冲激光1与电弧焊炬2产生的脉冲电弧作用于待焊工件3的表面形成共熔池5，在焊接过程中形成焊缝4，脉冲激光1与焊丝间距L为1-10mm。沿标号6所示的焊接方向，脉冲电弧可位于激光辐射之前，也可位于激光辐射之后。在焊接过程中，脉冲激光1的中心线与垂直待焊工件3表面的垂直线之间的夹角α为0-100，且脉冲激光1的中心线与熔化极焊接设备的电弧焊炬2轴线之间的夹角β为25-500。
实施例一：
对厚度5mm的Ct3钢进行激光-电弧复合焊接，采用直径Ø1.2 mm的Св-08Г2С焊丝，焊接过程中单位线能量270-290J/mm，焊速90m/h；
采用连续Nd:YAG激光，功率3.0kW，电流180A、电压24V进行焊接，焊缝形貌如图5所示，接头截面如图2所示；
采用脉冲Nd:YAG激光，平均功率3.0kW（最大功率4.4kW），频率200Hz；脉冲电弧平均电流160A，频率100Hz，电压22V进行焊接，焊缝形貌如图6所示，接头截面如图3所示；
采用脉冲Nd:YAG激光，平均功率3.0kW（最大功率4.4kW），频率100Hz，脉冲电弧平均电流160A，频率100Hz，电压22V进行焊接，焊缝形貌如图7所示，接头截面如图4所示；
比较三组参数及试验结果，发现在激光-电弧复合焊接时，脉冲激光、脉冲电弧采用同步脉冲调制时可提高熔深35%，同时也可改善焊缝余高成型。
实施例二：
在厚度6mm的АМг6合金的堆焊上层焊道，采用直径Ø1.2 mm的Св-АМг6 焊丝，在氩气保护环境中以120m/h的焊速进行焊接；
采用连续激光与脉冲电弧复合焊接，其中激光功率3.0KW，脉冲电弧平均电流180A、电压19V、频率130Hz；焊缝形貌如图9中的a所示；
采用脉冲激光进行焊接，平均功率3.0KW、最大功率4.4KW，脉冲频率130Hz；焊缝形貌如图9中的b所示；
采用脉冲激光与脉冲电弧复合焊接，激光平均功率3.0KW、最大功率4.4KW、脉冲频率130Hz，脉冲电弧电流180A、电压19V、脉冲频率130Hz；焊缝形貌如图9中的c所示；
采用连续激光进行焊接，功率3.0KW；焊缝形貌如图9中的d所示；
采用脉冲电弧进行焊接，平均电流180A、电压19V、脉冲频率130Hz；焊缝形貌如图9中的e所示；
结果表明，脉冲激光与脉冲电弧复合焊时焊道成型最好。进一步的试验证实，在脉冲调制下进行复合焊，熔深比连续激光复合焊的高30-40%。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种脉冲激光-电弧复合焊接方法，其特征在于:在保护气体的保护下，通过将激光器产生的脉冲激光和熔化极焊接设备产生的脉冲电弧同时作用于待焊工件的同一位置形成共熔池的方式对待焊工件进行焊接，能够对钢和铝合金材料进行复合焊接，获得高质量的焊接接头，且脉冲激光和脉冲电弧的脉冲调制频率为100-130Hz，脉冲激光和脉冲电弧在焊接过程中输入的能量比值为0.5-2，当待焊工件为厚度1-6mm的钢和厚度1-4mm的铝合金时，无需开坡口，单道焊完成；当待焊工件为大厚度板时，开10-30°的Y型窄坡口，且钝边厚度为2-4mm，多道焊完成。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光-电弧复合焊接方法，其特征在于上述激光器为平均功率0.5-3.5KW的碟片或光纤或CO2或Nd:YAG激光器，且激光器的最大功率为5KW，平均焊接电流为100-300A。
3.根据权利要求1所述的脉冲激光-电弧复合焊接方法，其特征在于上述熔化极焊接设备在焊接过程中使用的焊丝的直径为0.8-1.6mm。
4.根据权利要求1所述的脉冲激光-电弧复合焊接方法，其特征在于上述保护气体为CO2或Ar或He或其混合气体。
5.根据权利要求1所述的脉冲激光-电弧复合焊接方法，其特征在于上述脉冲激光的中心线与垂直待焊工件表面的垂直线之间的夹角为0-10°。
6.根据权利要求1所述的脉冲激光-电弧复合焊接方法，其特征在于上述脉冲激光的中心线与熔化极焊接设备的电弧焊炬轴线之间的夹角为25-50°。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510296236.9A CN104889569B (zh) | 2015-06-03 | 2015-06-03 | 一种脉冲激光‑电弧复合焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510296236.9A CN104889569B (zh) | 2015-06-03 | 2015-06-03 | 一种脉冲激光‑电弧复合焊接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104889569A CN104889569A (zh) | 2015-09-09 |
| CN104889569B true CN104889569B (zh) | 2017-10-20 |
Family
ID=54022755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510296236.9A Active CN104889569B (zh) | 2015-06-03 | 2015-06-03 | 一种脉冲激光‑电弧复合焊接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104889569B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105196006A (zh) * | 2015-10-29 | 2015-12-30 | 无锡桥阳机械制造有限公司 | 一种铝合金加工工艺 |
| CN105880852B (zh) * | 2016-05-28 | 2018-11-30 | 长春理工大学 | 超声辅助脉冲激光-mig复合热源焊接装置的焊接方法 |
| CN106475684A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-03-08 | 中国矿业大学 | 一种减少铝合金焊接气孔的激光‑电弧复合焊接方法 |
| CN109676138B (zh) * | 2019-02-26 | 2021-04-20 | 重庆理工大学 | 一种激光激励超声能场辅助等离子弧载粉增材制造方法 |
| CN110449759B (zh) * | 2019-08-07 | 2022-03-01 | 湖北三江航天红阳机电有限公司 | 一种大通径管道焊接方法 |
| CN111702334B (zh) * | 2020-06-05 | 2022-05-24 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种焊接x80管线钢板材的工艺方法 |
| CN112439996A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-03-05 | 广东省科学院中乌焊接研究所 | 一种激光电弧复合焊接方法 |
| CN112756787A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-07 | 武汉飞能达激光技术有限公司 | 一种双金属复合管焊接方法及其产品 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2412032C1 (ru) * | 2009-10-08 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр лазерных технологий" (ООО "ЦЛТ") | Способ сварки стыков прямошовных сварных труб из сталей повышенной прочности |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1418753A (zh) * | 2002-12-17 | 2003-05-21 | 陈彦宾 | 激光－电弧复合脉冲协调控制焊接方法 |
| KR101053300B1 (ko) * | 2004-12-27 | 2011-08-01 | 주식회사 포스코 | 맞대기 용접부 품질 향상을 위한 하이브리드 용접 방법 |
| CN101670495B (zh) * | 2009-09-28 | 2011-11-09 | 北京工业大学 | 中厚航天高强铝合金板的激光-tig电弧复合焊接工艺 |
| KR101278496B1 (ko) * | 2009-11-14 | 2013-07-02 | 권승철 | 오답 노트 생성 시스템 및 오답 노트 생성 방법 |
| CN103192187A (zh) * | 2013-04-27 | 2013-07-10 | 中国航天科技集团公司长征机械厂 | 激光高频交流脉冲tig复合焊接工艺 |
| 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 |
| 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 |
| CN104625411B (zh) * | 2014-12-15 | 2016-07-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种Ti2AlNb基金属间化合物与异种钛合金焊接的方法 |
-
2015
- 2015-06-03 CN CN201510296236.9A patent/CN104889569B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2412032C1 (ru) * | 2009-10-08 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр лазерных технологий" (ООО "ЦЛТ") | Способ сварки стыков прямошовных сварных труб из сталей повышенной прочности |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104889569A (zh) | 2015-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104889569B (zh) | 一种脉冲激光‑电弧复合焊接方法 | |
| CN104625412B (zh) | 一种铜合金激光‑冷金属过渡复合热源增材制造的方法 | |
| CN103071935B (zh) | 基于热输入控制的激光与电弧复合焊接装置及焊接方法 | |
| CN102126084B (zh) | 钢板的激光焊接方法 | |
| EP3126084B1 (en) | System and method of welding with use of ac welding waveform and enhanced consumable to improve welding of galvanized workpiece | |
| EP2404695B1 (en) | Methof of welding at least two workpieces by double hybrid laser arc welding | |
| CN102310289B (zh) | 混合激光弧焊接工艺和设备 | |
| CN104907696B (zh) | 一种考虑焊接电流值的激光-电弧复合焊接方法 | |
| CN102333613B (zh) | 组合气体保护电弧焊和潜弧焊而成的复合焊接方法及其复合电弧焊接机 | |
| EP2666579B1 (en) | Hybrid laser arc welding process and apparatus | |
| CN103801845A (zh) | 基于光束扫描的铁或镍基材料激光mig复合堆焊方法 | |
| AU2020103796A4 (en) | A Laser-GMA Arc Composite Heat Source Wire-filled Welding Method | |
| WO2015132651A2 (en) | Method and system to start and use combination filler wire feed and high intensity energy source for root pass welding of the inner diameter of clad pipe | |
| MX2012012890A (es) | Sistema y metodo de soldadura que utiliza maquinas de soldadura por arco y fuente de rayo laser. | |
| CN107322148B (zh) | 基于钨极氩弧焊与冷金属过渡焊接复合热源的焊接方法和应用 | |
| EP2596896B1 (en) | Welding system and process with a laser device, a GMAW device and a GTAW device | |
| CN107378195A (zh) | 一种核电站大型双层筒体单面焊双面成形焊接方法 | |
| CN111673283B (zh) | 一种铝合金厚板多层激光-tig复合焊接装置及方法 | |
| CN106624366A (zh) | 一种双激光—双丝旁路电弧复合的焊接方法 | |
| 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 | |
| CN107283060A (zh) | 一种激光‑电弧复合多道焊接方法 | |
| CN107584195A (zh) | 用于铝合金焊接的交替电弧熔丝钨极氩弧焊系统及方法 | |
| WO2014087227A1 (en) | Method and system to start and use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding | |
| CN107790886A (zh) | 脉动负压式激光增强ktig和mig复合焊接装置及方法 | |
| CN107570874A (zh) | 激光电弧复合焊 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20161111 Address after: 510651 Changxin Road, Guangzhou, Guangdong, No. 363, No. Applicant after: Guangdong Welding Institute (China-Ukraine E.O. Paton Institute of Welding) Address before: 510651 Changxin Road, Guangzhou, Guangdong, No. 363, No. Applicant before: GUANGDONG GENERAL Research Institute FOR INDUSTRIAL TECHNOLOGY (GUANGZHOU RESEARCH INSTITUTE OF NON FERROUS METALS) |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 510000 363 Changxin Road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong. Patentee after: China Uzbekistan Welding Research Institute Guangdong Academy of Sciences Address before: 510651 No. 363, Changxin Road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District Patentee before: Guangdong Welding Institute (China-Ukraine E.O. Paton Institute of Welding) |