CN105397289A - 一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，通过零件焊前清理，去除油污和脏污后，采用夹具进行装配定位，确保每个叠片之间紧密贴合，保证焊接间隙，然后利用正常焊接功率的40％，以定位弧度为5～8°，每次旋转1°度为一个定位焊点进行周向8处均部定位焊；旋转工作台以0.4～0.6°为频次的旋转分度旋转叠片，以80±5W的激光功率和焊接速度为800m/min的焊接工艺参数进行焊接，最后对有局部未焊熔合的部位，用90±5W进行激光修补。实现叠片圆形端面周向连续焊接，保证了叠片焊接面的密封性，能较好控制焊接熔深和防止零件焊接变形。

Description

一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及高温合金材料超薄壁叠片零件激光焊接。
背景技术
随着航空制造业的不断发展，对精密器件加工生产过程中的合金薄片焊接不仅在焊接强度、精度、效率、外观等方面都提出了更高的要求。由于合金薄片的厚度一般都在0.15mm以下，传统的合金薄片焊接技术会产生较大的焊接变形，焊接熔深也达不到要求。随着各国航空工业的迅速发展，特别是伴随第四、第五代军用航空发动机的研制，大量新技术、新工艺、新材料、新结构纷繁涌现，现有的焊接技术已不能达到新结构的技术要求。
激光焊接技术在国外先进发达国家已经是一种不可或缺的先进加工技术，目前已经在很多领域广泛应用，并广泛推广使用到航空航天等高科技行业，作为高能束焊接中的一种先进焊接加工手段，在国外先进发达国家已经被广泛应用于航空航天、汽车工业、医疗行业以及民用等众多领域，并且在航空航天领域中，解决了大量常规焊接方法无法实现和攻克的技术难题，如激光双丝焊接技术，利用双激光束双填丝技术实现了飞机机舱铝合金厚板骨架的焊接，解决了大型铝合金焊接变形的世界性难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，包括以下步骤：
焊前清理：用180号航空汽油将油封包装后的叠片清理，然后用压缩空气吹干，再用丙酮将零件所有表面擦拭清理干净，保证零件表面无油污和其它异物；
薄壁叠片装配：将叠片按10片为一组叠放在夹具上；
焊前扫描定位焊：焊前以定位弧度5～8°为一个区域，每次在定位区域内工件旋转1°为一个定位焊焊点，在零件周向均部定位；
激光扫描焊接：采用激光散焦将光斑直径提高到0.4～0.6mm，激光束沿叠片轴向往复运动在叠片组端面扫描焊接，配合旋转工作台以0.4°为频次的旋转分度旋转叠片周向连续焊接；
激光修补：零件经焊接后，如出现局部未完全熔合的情况。确定位置后，采用90±5W的功率进行局部修补。
所述定位焊所用功率为正常功率的40％。
所述激光扫描焊接时所用功率为80±5W。
所述叠片焊接时所用夹具包括夹持杆，夹持杆上从上倒下依次安装有锁紧螺母、压板、底板、调整螺母，零件安放在压板和底板间。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，采用激光散焦，可以降低激光束焊接线能量，有效控制焊接熔深和拓宽焊缝宽度。利用激光端面扫面和旋转工作台异步分度，以及散焦后的激光光斑直径，可实现叠片圆形端面周向连续焊接，保证了叠片焊接面的密封性，能较好控制焊接熔深和防止零件焊接变形。
附图说明
图1是本发明的夹具结构示意图
图中：1-夹持杆，2-锁紧螺母，3-压板，4-调整螺母，5-底板，6-零件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
如图所示，本发明提供的一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，的工作原理是：利用激光散焦(上焦点)，增加激光束直径，即增加每次扫描焊接宽度，同时利用旋转工作台的分度旋转与激光焊接头的异步焊接和定频分度旋转，实现10片0.1mm厚叠片组的周向焊接，焊接变形小，满足叠片端面密封性和强度要求，焊接熔深能有效控制，可操作性强。
实施例一：某型机GH4648高强度高温合金厚度为0.1mm，直径为100mm中间带叶形槽和指片，去除油污和脏污后以10片为一组叠加在一起。将叠片装配在夹具定位旋紧锁紧螺母2保每个叠片之间紧密贴合，然后利用正常焊接功率的40％，光斑直径为0.1mm，以定位弧度为5°一个区域，每次在定位区域内工件旋转1°为一个定位焊焊点进行周向8处均部定位焊，然后以75W的激光功率和焊接速度为800m/min、激光散焦将光斑直径提高到0.4mm的焊接工艺参数以旋转工作台以每旋转0.4°完成一次扫描焊接，最后对有局部未焊熔合的部位以90W的激光功率进行激光修补。焊接后焊接熔化深度为0.1mm，外圆端面完全密封，焊后没有变形，上下平面没有刮擦伤等缺陷。完全达到生产工艺标准。
实施例二：某型机GH4648高强度高温合金厚度为0.1mm，直径为100mm中间带叶形槽和指片，去除油污和脏污后以10片为一组叠加在一起。将叠片装配在夹具定位旋紧锁紧螺母2保每个叠片之间紧密贴合，然后利用正常焊接功率的40％，光斑直径为0.2mm，以定位弧度为7°一个区域，每次在定位区域内工件旋转1°为一个定位焊焊点进行周向8处均部定位焊，然后以85W的激光功率、焊接速度为800m/min和激光散焦将光斑直径提高到0.4mm的焊接工艺参数以旋转工作台以每旋转0.4°完成一次扫描焊接，最后对局部未熔焊部位以95W的激光功率进行激光修补。焊接后焊接熔化深度为0.2mm，外圆端面完全密封，焊后没有变形，上下平面没有刮擦伤等缺陷，完全达到生产工艺标准。

Claims (4)

1.一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，其特征在于包括以下步骤：
(1)焊前清理：用180号航空汽油将油封包装后的叠片清理，然后用压缩空气吹干，再用丙酮将零件所有表面擦拭清理干净，保证零件表面无油污和其它异物；
(2)薄壁叠片装配：将叠片按10片为一组叠放在夹具上；
(3)焊前扫描定位焊：焊前以定位弧度5～8°为一个区域，每次在定位区域内旋转工件1°为一个定位焊点，激光束沿叠片轴向往复运动在叠片组端面扫描焊接，在零件周向均部定位；
(4)激光扫描焊接：采用激光散焦将光斑直径提高到0.4～0.6mm，激光束沿叠片轴向往复运动在叠片组端面扫描焊接，配合旋转工作台以0.4°为频次的旋转分度旋转叠片周向连续焊接；
(5)激光修补：零件经焊接后，如出现局部未完全熔合的情况。确定位置后，采用85±10W的功率进行局部修补。
2.根据权利要求1所述的一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，其特征在于：所述步骤(3)中定位焊所用功率为正常功率的40％，光斑直径为0.1～0.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，其特征在于：所述步骤(4)中激光扫描焊接时所用功率为75±10W。
4.根据权利要求1所述的一种超薄壁高温合金叠片激光焊接工艺及其夹具，其特征在于：所述叠片焊接时所用夹具包括夹持杆(1)，夹持杆(1)上从上到下依次安装有锁紧螺母(2)、压板(3)、底板(5)、调整螺母(4)，零件(6)安放在压板(3)和底板(5)间。
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