CN105382411A - 一种t型接头双侧激光扫描焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种T型接头双侧激光扫描焊接方法。本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种T型接头的激光焊接方法。本发明是为了解决厚板焊接过程中存在的填丝困难及熔滴过渡不稳定的问题。一、确定焊脚尺寸K/H；二、加工桁条立板；三、安装定位；四、双侧激光扫描焊接。本发明方法通过激光扫描系统激光束实现在不同扫描宽度区间内高频摆动，且可以实现对区间内不同位置所需激光功率大小进行精确调节，实现激光束功率大小近似连续调节，使激光束的能量能够合理分配与利用，增加激光对不同尺寸的T型接头适应性，拓展了激光焊接技术应用领域。

Description

一种T型接头双侧激光扫描焊接方法

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种T型接头的激光焊接方法。

背景技术

T形接头是一焊件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头，这是一种用途仅次于对接接头的接头形式。在汽车、飞机等轻量化结构以及航天、核能等重要设备制造生产中需要大量的T型焊缝，其联结方式包括铆接、粘接和焊接；相对于铆接和粘接，焊接生产效率高，是包括T型接头在内的各种结构连接的最主要的方法，而铆接和粘接仍然用于一些难以焊接或者传统焊接方法不能满足要求的材料和结构的连接。

T型接头形式较复杂且多样性，且对焊接质量要求较高，针对T型接头的焊接还未形成一种特定可靠高效的焊接方法。现有T型焊缝焊接方法中多采用填充焊丝的激光焊接方式在接头两侧同步施焊，其缺点在于激光光斑直径小，热作用区域小，采用填充焊丝的激光焊接对焊丝指向性和焊接工艺要求极为严格，激光焊接质量有赖于焊丝的对准精度，焊丝送进过程的任何干扰会立即导致焊缝缺陷的产生，易出现焊瘤、凹坑、焊丝未熔入等缺陷，导致接头未熔合的现象，同时在焊缝底部容易产生气孔，影响焊接质量。

激光自熔焊操作过程方便，易于实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高，并且无需添加焊丝，焊接过程稳定性及重复性明显优于填充焊丝的激光焊接方式。

近年来，随着激光器的工业化程度提高及新型激光加工方式出现，新型的激光焊接技术在工业领域的应用可行性研究和应用速度快速提高。激光焊接方法也不仅仅是指单一激光束焊接，采用双光束焊接方式可以降低激光焊接接头装配精度的要求，但双光束焊接方式的工业应用仍具有较大局限性；最新激光扫描焊接方式的出现，进一步拓展了激光焊接技术的发展，使其应用于T型接头焊缝的连接可实现其激光自熔焊接，这种焊接方式可以成为大型复杂结构件中T型接头精密焊接的首要选择。

发明内容

本发明是为了解决厚板焊接过程中存在的填丝困难及熔滴过渡不稳定的问题，而提供一种T型接头双侧激光扫描焊接方法。

本发明的一种T型接头双侧激光扫描焊接方法按以下步骤进行：

一、确定焊脚尺寸K/H：根据桁条立板和蒙皮平板的板厚以及焊缝实际需求确定不同的焊脚尺寸K/H，所述的焊脚尺寸K/H为1～2.5；

二、加工桁条立板：将桁条立板加工成由上部直板与底部四棱柱构成的一体结构板；底部四棱柱的横截面为等腰梯形，桁条立板板厚D₁等于底部四棱柱所在等腰梯形的上底长；其中步骤一中所述的焊脚尺寸K等于等腰梯形的上底长与下底长之差的一半，步骤一中所述的焊脚尺寸H等于步骤一中所述的等腰梯形的高；

三、安装定位：将步骤二中的桁条立板立于蒙皮平板之上，桁条立板的底部四棱柱与蒙皮平板相接，得到T型接头；

四、双侧激光扫描焊接：①分别通过光纤将两台激光器发出的第1激光束和第2激光束传输到激光器上的加工头，然后将完全相同的激光扫描加工头镜像设置于待焊T型接头中桁条立板的两侧，第1激光束入射角度α₁为20～45°，第2激光束入射角度α₂等于第1激光束入射角度α₁；②通过激光扫描系统控制第1激光束和第2激光束在垂直于焊缝方向上摆动扫描，扫描宽度为焊缝宽度L，所述的焊缝宽度L等于步骤二中所述的等腰梯形的腰长；③将第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分为1～n个等距的区间，命名为区间11～1n，区间11～1n上的实际激光功率依次为功率P₁₁～P_1n，功率P₁₁～P_1n为最大输入功率的0～100％，第n个区间上的实际激光功率P_1n为输入最大功率的100％，且P_1n至P₁₁等差递减；④将第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分为1～n个等距的区间，命名为区间21～2n，区间21～2n上的实际激光功率依次为功率P₂₁～P_2n，功率P₂₁～P_2n为最大输入功率的0～100％，第n个区间上的实际激光功率P_2n为输入最大功率的100％，且P_2n至P₂₁等差递减；所述的第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分的等距的区间的个数与第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分的等距的区间的个数相等，且P_1n＝P_2n。

本发明有益效果：

1、本发明方法根据不同板厚及焊接结构中T型焊缝实际需求设计出不同的焊脚尺寸K/H；焊脚尺寸K/H不应过小，焊脚尺寸太小，焊接热量小，冷却过快，焊件越厚，冷却越快，导致焊缝变脆，容易产生裂纹；焊脚尺寸太大，焊接变形大，易脆裂，残余应力大，对于较薄的焊件容易焊穿。

2、本发明的方法方便薄板T型接头安装及定位，同时可根据焊接结构实际需求控制焊缝形貌，以便获得具有较高使用性能的优质焊缝，同时可避免T型接头实际焊接中需要填充焊丝或粉末的过程，即将常规的T型接头焊接中激光填丝/填粉焊接方法合理地转变成激光自熔焊接方法，可降低对设备操作过程精度高要求，焊接过程方便且重复性高，易于实现机械自动化，能耗低，效率高，适用于薄板或中厚板T型接头的焊接。

3、本发明方法通过激光扫描系统激光束实现在不同扫描宽度区间内高频摆动，且可以实现对区间内不同位置所需激光功率大小进行精确调节，实现激光束功率大小近似连续调节，使激光束的能量能够合理分配与利用，增加激光对不同尺寸的T型接头适应性，拓展了激光焊接技术应用领域。

4、设计满足使用要求的T型接头形式，利用激光自熔焊接取代常规的T型接头填充焊丝或粉末方式的激光焊接，焊接过程容易实现及控制，易于T型接头蒙皮与桁条之间定位及固定，操作简单方便。

5、激光束以在焊接过程中高速往复运动，能起到束流搅拌熔池作用，熔池流动加强，可以减少气孔缺陷、未熔合缺陷，同时焊缝成分更加均匀，可以细化晶粒提高焊缝综合性能。

6、在T型接头两侧同步施焊，保证焊缝两侧同步冷却，可有利于避免产生焊缝收缩变形，提高了焊接质量和焊接效率。

附图说明

图1为本发明的一种T型接头双侧激光扫描焊接方法的示意图；其中1为桁条立板、2为蒙皮平板、3为高频扫描激光束、4为聚焦镜、5为表面镀银摆动反射镜、6为扫描系统、7为准直透镜、8为黄色光纤、9为激光束扫描方向、10为焊接方向、11为焊缝；

图2为本发明所述T型接头示意图；其中K为焊角尺寸、H为焊角尺寸、L为扫描宽度/焊缝宽度；

图3为本发明的一种T型接头双侧激光扫描焊接方法在焊接过程中激光功率调节示意图；其中11～1n为第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分的n个等距区间、21～2n为第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分的n个等距区间、P₁₁～P_1n为第1激光束在扫描区间内不同位置处的实际激光功率、P₂₁～P_2n为第2激光束在扫描区间内不同位置处的实际激光功率、L为扫描宽度/焊缝宽度；

图4为本发明的一种T型接头双侧激光扫描焊接方法焊接后焊缝形貌示意图；

图5为试验一焊接过程示意图；其中K为焊角尺寸、H为焊角尺寸、D₁为桁条立板厚度、D₂为蒙皮平板厚度、α₁为第1激光束入射角、α₂为第2激光束入射角；

图6为试验一焊接后焊缝形貌示意图；

图7为试验二焊接过程示意图；其中K为焊角尺寸、H为焊角尺寸、D₁为桁条立板厚度、D₂为蒙皮平板厚度、α₁为第1激光束入射角、α₂为第2激光束入射角；

图8为试验二焊接后焊缝形貌示意图；

图9为试验三焊接过程示意图；其中K为焊角尺寸、H为焊角尺寸、D₁为桁条立板厚度、D₂为蒙皮平板厚度、α₁为第1激光束入射角、α₂为第2激光束入射角；

图10为试验三焊接后焊缝形貌示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种T型接头双侧激光扫描焊接方法按以下步骤进行：

一、确定焊脚尺寸K/H：根据桁条立板和蒙皮平板的板厚以及焊缝实际需求确定不同的焊脚尺寸K/H，所述的焊脚尺寸K/H为1～2.5；

二、加工桁条立板：将桁条立板加工成由上部直板与底部四棱柱构成的一体结构板；底部四棱柱的横截面为等腰梯形，桁条立板板厚D₁等于底部四棱柱所在等腰梯形的上底长；其中步骤一中所述的焊脚尺寸K等于等腰梯形的上底长与下底长之差的一半，步骤一中所述的焊脚尺寸H等于步骤一中所述的等腰梯形的高；

三、安装定位：将步骤二中的桁条立板立于蒙皮平板之上，桁条立板的底部四棱柱与蒙皮平板相接，得到T型接头；

四、双侧激光扫描焊接：①分别通过光纤将两台激光器发出的第1激光束和第2激光束传输到激光器上的加工头，然后将完全相同的激光扫描加工头镜像设置于待焊T型接头中桁条立板的两侧，第1激光束入射角度α₁为20～45°，第2激光束入射角度α₂等于第1激光束入射角度α₁；②通过激光扫描系统控制第1激光束和第2激光束在垂直于焊缝方向上摆动扫描，扫描宽度为焊缝宽度L，所述的焊缝宽度L等于步骤二中所述的等腰梯形的腰长；③将第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分为1～n个等距的区间，命名为区间11～1n，区间11～1n上的实际激光功率依次为功率P₁₁～P_1n，功率P₁₁～P_1n为最大输入功率的0～100％，第n个区间上的实际激光功率P_1n为输入最大功率的100％，且P_1n至P₁₁等差递减；④将第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分为1～n个等距的区间，命名为区间21～2n，区间21～2n上的实际激光功率依次为功率P₂₁～P_2n，功率P₂₁～P_2n为最大输入功率的0～100％，第n个区间上的实际激光功率P_2n为输入最大功率的100％，且P_2n至P₂₁等差递减；所述的第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分的等距的区间的个数与第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分的等距的区间的个数相等，且P_1n＝P_2n。

本发明步骤一根据不同板厚及焊接结构中T型焊缝实际需求设计出不同的焊脚尺寸K/H；焊脚尺寸K/H不应过小，焊脚尺寸太小，焊接热量小，冷却过快，焊件越厚，冷却越快，导致焊缝变脆，容易产生裂纹；焊脚尺寸太大，焊接变形大，易脆裂，残余应力大，对于较薄的焊件容易焊穿。

本发明步骤四通过激光扫描系统激光束实现在不同扫描宽度区间内高频摆动，且可以实现对区间内不同位置所需激光功率大小进行精确调节，使激光束的能量能够合理分配与利用，增加激光对不同尺寸的T型接头适应性，拓展了激光焊接技术应用领域。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的焊脚尺寸K/H为1.5～2。其它步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤四中所述的扫描宽度为1mm～15mm。其它步骤与参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤四中所述的1～n个等距的区间中的n小于等于32。其它步骤与参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中所述的1～n个等距的区间中的n为5～7。其它步骤与参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中所述的最大输入功率为3000W。其它步骤与参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中所述的摆动扫描频率为120Hz～600Hz。其它步骤与参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤四中焊接速度每增加1m/min激光束的摆动扫描频率增加值大于等于6Hz。其它步骤与参数与具体实施方式一至七之一相同。

激光自熔焊过程中摆动扫描频率与焊接速度有一定对应关系，达到焊接方向上焊缝中激光熔池部分重叠，以实现焊缝纵向成形均匀连续且具有相同的熔深，焊接速度每增加1m/min，相应的摆动扫描频率的最小值应增加6Hz。扫描宽度为1mm～15mm，摆动扫描频率为120Hz～600Hz，不同扫描宽度下有着摆动扫描频率的限制。当扫描宽度为1mm时摆动扫描频率应小于等于600Hz，当扫描宽度为3mm时摆动扫描频率应小于等于250Hz，当扫描宽度为15mm时摆动扫描频率应小于等于120Hz。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤四中所述的激光器为光纤激光器。其它步骤与参数与具体实施方式一至八之一相同。

本实施方式中所述的激光器为型号为IPGYLR-10000或IPGYLR-5000的光纤激光器，最大输出功率分别为10000W或5000W。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四中所述的加工头为YW50激光加工头、YW52激光加工头或BIMO激光加工头。其它步骤与参数与具体实施方式一至九之一相同。

本实施方式中所述的激光加工头为PRECITEC公司研发的YW50激光加工头或YW52激光加工头，其所附装配一维扫描系统为德国ILV公司研发的DC-Scanner单元。

本实施方式中所述的激光加工头为HIGHYAG公司研发的BIMO激光加工头，其所附装配一维扫描系统为德国ILV公司研发的DC-Scanner单元。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤四中所述的激光器产生的激光光束模式为单模或多模。其它步骤与参数与具体实施方式一至十之一相同。

用以下试验验证本发明的有益效果：

试验一(结合图5)、本试验的一种T型接头双侧激光扫描焊接方法按以下步骤进行：

一、确定焊脚尺寸K/H：根据桁条立板和蒙皮平板的板厚(D₁和D₂)以及焊缝实际需求确定不同的焊脚尺寸K/H，所述的焊脚尺寸K/H为1；

二、加工桁条立板：将桁条立板加工成由上部直板与底部四棱柱构成的一体结构板；底部四棱柱的横截面为等腰梯形，桁条立板板厚D₁等于底部四棱柱所在等腰梯形的上底长；其中步骤一中所述的焊脚尺寸K等于等腰梯形的上底长与下底长之差的一半，步骤一中所述的焊脚尺寸H等于步骤一中所述的等腰梯形的高；

三、安装定位：将步骤二中的桁条立板立于蒙皮平板之上，桁条立板的底部四棱柱与蒙皮平板相接，得到T型接头；

四、双侧激光扫描焊接：①分别通过光纤将两台激光器发出的第1激光束和第2激光束传输到激光器上的加工头，然后将完全相同的激光扫描加工头镜像设置于待焊T型接头中桁条立板的两侧，第1激光束入射角度α₁为45°，第2激光束入射角度α₂等于第1激光束入射角度α₁；②通过激光扫描系统控制第1激光束和第2激光束在垂直于焊缝方向上摆动扫描，扫描宽度为焊缝宽度L，所述的焊缝宽度L等于步骤二中所述的等腰梯形的腰长；③将第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分为5个等距的区间，命名为区间11～15，区间11～15上的实际激光功率依次为功率P₁₁～P₁₅，功率P₁₁～P₁₅为最大输入功率的0～100％，第5个区间上的实际激光功率P₁₅为输入最大功率的100％，且P₁₅至P₁₁等差递减；④将第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分为5个等距的区间，命名为区间21～25，区间21～25上的实际激光功率依次为功率P₂₁～P₂₅，功率P₂₁～P₂₅为最大输入功率的0～100％，第5个区间上的实际激光功率P₂₅为输入最大功率的100％，且P₂₅至P₂₁等差递减。

步骤四③中P₁₁为最大输入功率的60％，P₁₂为最大输入功率的70％，P₁₃为最大输入功率的80％，P₁₄为最大输入功率的90％，P₁₅为最大输入功率的100％。

步骤四④中P₂₁为最大输入功率的60％，P₂₂为最大输入功率的70％，P₂₃为最大输入功率的80％，P₂₄为最大输入功率的90％，P₂₅为最大输入功率的100％。

步骤四中所述的扫描宽度为3mm。

步骤四中所述的最大输入功率为3000W。

步骤四中所述的摆动扫描频率为200Hz。

步骤四中焊接速度每增加1m/min激光束的扫描频率增加值大于等于6Hz。

步骤四中所述的激光器光纤激光器，型号为IPGYLR-10000，最大输出功率为10000W。

步骤四中所述的加工头为PRECITEC公司研发的YW50激光加工头，其所附装配一维扫描系统为德国ILV公司研发的DC-Scanner单元。

本试验中每个区间上可以设定激光功率为最大功率的0～100％之间值，可以实现激光束功率大小近似连续调节。

本试验焊接后焊缝形貌如图6所示。

试验二(结合图7)、本试验的一种T型接头双侧激光扫描焊接方法按以下步骤进行：

一、确定焊脚尺寸K/H：根据桁条立板和蒙皮平板的板厚(D₁和D₂)以及焊缝实际需求确定不同的焊脚尺寸K/H，所述的焊脚尺寸K/H为1.5；

二、加工桁条立板：将桁条立板加工成由上部直板与底部四棱柱构成的一体结构板；底部四棱柱的横截面为等腰梯形，桁条立板板厚D₁等于底部四棱柱所在等腰梯形的上底长；其中步骤一中所述的焊脚尺寸K等于等腰梯形的上底长与下底长之差的一半，步骤一中所述的焊脚尺寸H等于步骤一中所述的等腰梯形的高；

三、安装定位：将步骤二中的桁条立板立于蒙皮平板之上，桁条立板的底部四棱柱与蒙皮平板相接，得到T型接头；

四、双侧激光扫描焊接：①分别通过光纤将两台激光器发出的第1激光束和第2激光束传输到激光器上的加工头，然后将完全相同的激光扫描加工头镜像设置于待焊T型接头中桁条立板的两侧，第1激光束入射角度α₁为35°，第2激光束入射角度α₂等于第1激光束入射角度α₁；②通过激光扫描系统控制第1激光束和第2激光束在垂直于焊缝方向上摆动扫描，扫描宽度为焊缝宽度L，所述的焊缝宽度L等于步骤二中所述的等腰梯形的腰长；③将第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分为6个等距的区间，命名为区间11～16，区间11～16上的实际激光功率依次为功率P₁₁～P₁₆，功率P₁₁～P₁₆为最大输入功率的0～100％，第6个区间上的实际激光功率P₁₆为输入最大功率的100％，且P₁₆至P₁₁等差递减；④将第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分为6个等距的区间，命名为区间21～26，区间21～26上的实际激光功率依次为功率P₂₁～P₂₆，功率P₂₁～P₂₆为最大输入功率的0～100％，第6个区间上的实际激光功率P₂₆为输入最大功率的100％，且P₂₆至P₂₁等差递减。

步骤四③中P₁₁为最大输入功率的50％，P₁₂为最大输入功率的60％，P₁₃为最大输入功率的70％，P₁₄为最大输入功率的80％，P₁₅为最大输入功率的90％，P₁₆为最大输入功率的100％。

步骤四④中P₂₁为最大输入功率的50％，P₂₂为最大输入功率的60％，P₂₃为最大输入功率的70％，P₂₄为最大输入功率的80％，P₂₅为最大输入功率的90％，P₂₆为最大输入功率的100％。

步骤四中所述的扫描宽度为4mm。

步骤四中所述的最大输入功率为3000W。

步骤四中所述的摆动扫描频率为180Hz。

步骤四中焊接速度每增加1m/min激光束的扫描频率增加值大于等于6Hz。

步骤四中所述的激光器光纤激光器，型号为IPGYLR-10000，最大输出功率为10000W。

步骤四中所述的加工头为PRECITEC公司研发的YW50激光加工头，其所附装配一维扫描系统为德国ILV公司研发的DC-Scanner单元。

本试验中每个区间上可以设定激光功率为最大功率的0～100％之间值，可以实现激光束功率大小近似连续调节。

本试验焊接后焊缝形貌如图8所示。

试验三(结合图9)、本试验的一种T型接头双侧激光扫描焊接方法按以下步骤进行：

一、确定焊脚尺寸K/H：根据桁条立板和蒙皮平板的板厚(D₁和D₂)以及焊缝实际需求确定不同的焊脚尺寸K/H，所述的焊脚尺寸K/H为2；

二、加工桁条立板：将桁条立板加工成由上部直板与底部四棱柱构成的一体结构板；底部四棱柱的横截面为等腰梯形，桁条立板板厚D₁等于底部四棱柱所在等腰梯形的上底长；其中步骤一中所述的焊脚尺寸K等于等腰梯形的上底长与下底长之差的一半，步骤一中所述的焊脚尺寸H等于步骤一中所述的等腰梯形的高；

三、安装定位：将步骤二中的桁条立板立于蒙皮平板之上，桁条立板的底部四棱柱与蒙皮平板相接，得到T型接头；

四、双侧激光扫描焊接：①分别通过光纤将两台激光器发出的第1激光束和第2激光束传输到激光器上的加工头，然后将完全相同的激光扫描加工头镜像设置于待焊T型接头中桁条立板的两侧，第1激光束入射角度α₁为25°，第2激光束入射角度α₂等于第1激光束入射角度α₁；②通过激光扫描系统控制第1激光束和第2激光束在垂直于焊缝方向上摆动扫描，扫描宽度为焊缝宽度L，所述的焊缝宽度L等于步骤二中所述的等腰梯形的腰长；③将第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分为7个等距的区间，命名为区间11～17，区间11～17上的实际激光功率依次为功率P₁₁～P₁₇，功率P₁₁～P₁₇为最大输入功率的0～100％，第7个区间上的实际激光功率P₁₇为输入最大功率的100％，且P₁₇至P₁₁等差递减；④将第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分为7个等距的区间，命名为区间21～27，区间21～27上的实际激光功率依次为功率P₂₁～P₂₇，功率P₂₁～P₂₇为最大输入功率的0～100％，第7个区间上的实际激光功率P₂₇为输入最大功率的100％，且P₂₇至P₂₁等差递减。

步骤四③中P₁₁为最大输入功率的40％，P₁₂为最大输入功率的50％，P₁₃为最大输入功率的60％，P₁₄为最大输入功率的70％，P₁₅为最大输入功率的80％，P₁₆为最大输入功率的90％，P₁₇为最大输入功率的100％。

步骤四④中P₂₁为最大输入功率的40％，P₂₂为最大输入功率的50％，P₂₃为最大输入功率的60％，P₂₄为最大输入功率的70％，P₂₅为最大输入功率的80％，P₂₆为最大输入功率的90％，P₂₇为最大输入功率的100％。

步骤四中所述的扫描宽度为5mm。

步骤四中所述的最大输入功率为3000W。

步骤四中所述的摆动扫描频率为160Hz。

步骤四中焊接速度每增加1m/min激光束的扫描频率增加值大于等于6Hz。

步骤四中所述的激光器光纤激光器，型号为IPGYLR-10000，最大输出功率为10000W。

步骤四中所述的加工头为PRECITEC公司研发的YW50激光加工头，其所附装配一维扫描系统为德国ILV公司研发的DC-Scanner单元。

本试验中每个区间上可以设定激光功率为最大功率的0～100％之间值，可以实现激光束功率大小近似连续调节。

本试验焊接后焊缝形貌如图10所示。

Claims (10)

1.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、确定焊脚尺寸K/H：根据桁条立板和蒙皮平板的板厚以及焊缝实际需求确定不同的焊脚尺寸K/H，所述的焊脚尺寸K/H为1～2.5；

二、加工桁条立板：将桁条立板加工成由上部直板与底部四棱柱构成的一体结构板；底部四棱柱的横截面为等腰梯形，桁条立板板厚D₁等于底部四棱柱所在等腰梯形的上底长；其中步骤一中所述的焊脚尺寸K等于等腰梯形的上底长与下底长之差的一半，步骤一中所述的焊脚尺寸H等于步骤一中所述的等腰梯形的高；

三、安装定位：将步骤二中的桁条立板立于蒙皮平板之上，桁条立板的底部四棱柱与蒙皮平板相接，得到T型接头；

四、双侧激光扫描焊接：①分别通过光纤将两台激光器发出的第1激光束和第2激光束传输到激光器上的加工头，然后将完全相同的激光扫描加工头镜像设置于待焊T型接头中桁条立板的两侧，第1激光束入射角度α₁为20～45°，第2激光束入射角度α₂等于第1激光束入射角度α₁；②通过激光扫描系统控制第1激光束和第2激光束在垂直于焊缝方向上摆动扫描，扫描宽度为焊缝宽度L，所述的焊缝宽度L等于步骤二中所述的等腰梯形的腰长；③将第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分为1～n个等距的区间，命名为区间11～1n，区间11～1n上的实际激光功率依次为功率P₁₁～P_1n，功率P₁₁～P_1n为最大输入功率的0～100％，第n个区间上的实际激光功率P_1n为输入最大功率的100％，且P_1n至P₁₁等差递减；④将第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分为1～n个等距的区间，命名为区间21～2n，区间21～2n上的实际激光功率依次为功率P₂₁～P_2n，功率P₂₁～P_2n为最大输入功率的0～100％，第n个区间上的实际激光功率P_2n为输入最大功率的100％，且P_2n至P₂₁等差递减；所述的第1激光束扫描一侧的扫描宽度划分的等距的区间的个数与第2激光束扫描一侧的扫描宽度划分的等距的区间的个数相等，且P_1n＝P_2n。

2.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤一中所述的焊脚尺寸K/H为1.5～2。

3.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤四中所述的扫描宽度为1mm～15mm。

4.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤四中所述的1～n个等距的区间中的n小于等于32。

5.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤四中所述的1～n个等距的区间中的n为5～7。

6.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤四中所述的最大输入功率为3000W。

7.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤四中所述的摆动扫描频率为120Hz～600Hz。

8.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤四中焊接速度每增加1m/min激光束的扫描频率增加值大于等于6Hz。

9.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤四中所述的激光器光纤激光器。

10.一种T型接头双侧激光扫描焊接方法，其特征在步骤四中所述的加工头为YW50激光加工头、YW52激光加工头或BIMO激光加工头。