CN105171243A - 一种中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法 - Google Patents

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薛海峰
云中煌
火巧英
梁连杰
葛怀普
隋显庭
戴忠晨
郭毅
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Abstract

本发明提供一种中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，包括以下步骤：步骤一，调整角接接头，调整被焊接的试板，使得焊缝的形状呈船形；步骤二，调整激光仪，使激光仪发射的激光束与焊缝垂直；步骤三，调整电弧焊枪，使得电弧焊枪的枪头不与两侧的试板1、试板2发生干涉，且枪头所在直线与激光束之间的夹角Θ3。该方法在工艺上对焊枪头与激光束的空间位置做了调整，让二者行进方向不在同一平面内，这样既保证了激光对角焊缝的有限熔透，又能保持激光电弧复合焊的优势，该工艺可以广泛应用于中厚板角接接头的焊接中。

Description

一种中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及到一种中厚板角接接头激光电弧复合焊接工艺方法。
背景技术
角接接头作为一种常见的接头型式广泛应用于箱型焊接结构件中，传统弧焊的方法焊接中厚板角接接头，由于电弧能量较分散，熔透能力有限，要保证角焊缝的熔透，必须留有较大角度的坡口，这样势必增加了焊接填充量，焊接热输入增大，导致焊接接头的变形和应力增大，受热影响组织性能恶化。
激光深熔焊作为一种高效的焊接方法，能量密度高，熔透能力强，应用在中厚板的焊接十分有利。但由于激光焊对装配间隙的要求极为苛刻，工程应用适应性受限。相比之下，激光电弧复合焊可以避免单一热源激光焊对装配精度的要求，同时具有激光深熔焊的特点，具有更广泛的应用前景。目前，这种方法以激光与电弧旁轴复合方式为主，在焊接时，激光与电弧行走方向在同一平面内，在焊接对接以及搭接接头时具有很强的优势。但在焊接角焊缝时，由于焊枪头尺寸的限制，使得激光与电弧同时运动的角度受限，最大熔深方向，与接头所要焊态方向始终不在一条直线上，导致单激光热源可以焊透的角焊缝，复合焊却难以焊透。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，可实现中厚板角接接头激光电弧复合的单面焊双面成型。
为解决上述技术问题，本发明提供一种中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，包括以下步骤：
步骤一，调整角接接头，调整被焊接的试板，使得焊缝的形状呈船形；
步骤二，调整激光仪，使激光仪发射的激光束与焊缝垂直；
步骤三，调整电弧焊枪，使得电弧焊枪的枪头不与两侧的试板1、试板2发生干涉，且枪头所在直线与激光束之间的夹角Θ3；
进一步，所述激光束与聚焦平面之间有一夹角Θ1。
进一步，所述电弧焊枪的枪头所在直线与聚焦平面之间有一夹角Θ2。
进一步，焊接时，激光束的焦点落在聚焦平面上，且激光束的焦点与焊丝端部之间的距离为3-5mm。
进一步，：所述激光束的焦点与焊丝端部之间的距离为4mm。
进一步，若激光束无法一次焊透试板，则在试板的一侧开一坡口进行多层焊或双面焊。
本发明所达到的有益技术效果：本发明在工艺上对焊枪头与激光束的空间位置做了调整，让二者行进方向不在同一平面内，这样既保证了激光对角焊缝的有限熔透，又能保持激光电弧复合焊的优势，该工艺可以广泛应用于中厚板角接接头的焊接中。
附图说明
图1本发明具体实施例中焊接时结构示意图；
图2本发明之激光仪、电弧焊枪与聚焦平面位置关系示意图；
图3采用本发明焊接后焊缝在显微镜下的图像。
具体实施方式
为了能更好的了解本发明的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将本发明的附图结合实施例进行更详细的说明。
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
本发明提供一种中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，包括以下步骤：
步骤一，调整角接接头，调整被焊接的试板，使得焊缝的形状呈船形；
步骤二，调整激光仪，使激光仪发射的激光束与焊缝垂直，保证激光仪热源熔透深度方向与需要焊透的方向一致；
步骤三，调整电弧焊枪，使得电弧焊枪的枪头不与两侧的试板1、试板2发生干涉，且枪头所在直线与激光束之间的夹角Θ3；
在焊接前进方向上，激光束在前，所述激光束与聚焦平面之间有一夹角Θ1，避免焊接高反材料时激光发射对其的危害。所述电弧焊枪的枪头所在直线与聚焦平面之间有一夹角Θ2。
其中，Θ1、Θ2、Θ3的取值根据板厚而定，焊接不同板厚，角度也随便变化。
焊接时，激光束的焦点落在聚焦平面上，且激光束的焦点与焊丝端部之间的距离为3-5mm，以保证激光束与电弧较好的耦合作用，熔化的焊丝不断的填充焊缝，避免单激光焊由于填充金属不足造成的表面塌陷、咬边、气孔的缺陷。更优的，所述激光束的焦点与焊丝端部之间的距离为4mm。
若激光束无法一次焊透试板，则在试板的一侧开一坡口进行多层焊或双面焊。
具体实施例
如图1-2所示，为了验证本发明的工艺效果，试板一1和试板二2以6mm不锈钢板为例，采用激光-MAG复合焊接方法，激光仪最大输出功率为4kW，不开坡口难以焊透4mm不锈钢板，故在试板二2上单边留40度的坡口，钝边尺寸为3mm。焊枪3的干伸长为15mm，焊丝直径1.2mm，焊枪3与试板一1的夹角为35度，激光仪4的中心线（激光入射方向）与试板一1的夹角为10度，聚焦平面5在坡口根部，焊丝端部与激光焦点位置距离为4mm。焊接时激光功率4kW，焊接速度0.6m/min，焊接电流198A，电压28.6V，保护气为95%Ar+5%CO2。焊枪3的枪头与聚焦平面的夹角Θ2为75度，激光仪4的中心线与聚焦平面的夹角Θ1为80度。
焊后试样的宏观图像如图3所示，可见在4kW激光功率的条件下，采用本发明工艺方法可以对6mm厚的不锈钢角接接头，实现单侧一次单面焊双面成型焊接。
本发明提出的工艺方法不受材料和具体板厚的限制，若采用20kW激光器，可以单侧单道焊接6-20mm的中厚板角接接头。若配合多层多道或双面焊，可焊接的角接厚度可达60mm。
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，调整角接接头，调整被焊接的试板，使得焊缝的形状呈船形；
步骤二，调整激光仪，使激光仪发射的激光束与焊缝垂直；
步骤三，调整电弧焊枪，使得电弧焊枪的枪头不与两侧的试板1、试板2发生干涉，且枪头所在直线与激光束之间的夹角Θ3。
2.根据权利要求1所述的中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，其特征在于：所述激光束与聚焦平面之间有一夹角Θ1。
3.根据权利要求1所述的中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，其特征在于：所述电弧焊枪的枪头所在直线与聚焦平面之间有一夹角Θ2。
4.根据权利要求1所述的中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，其特征在于：焊接时，激光束的焦点落在聚焦平面上，且激光束的焦点与焊丝端部之间的距离为3-5mm。
5.根据权利要求4所述的中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，其特征在于：所述激光束的焦点与焊丝端部之间的距离为4mm。
6.根据权利要求1所述的中厚板角接接头的激光电弧复合焊接方法，其特征在于：若激光束无法一次焊透试板，则在试板的一侧开一坡口进行多层焊或双面焊。
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