CN105618929B - 热输入量精密控制的激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热输入量精密控制的激光焊接方法，包括如下步骤：步骤1：装配第一待焊接件和第二待焊接件；步骤2：对第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝进行点焊定位；步骤3：对不同材料之间，采用相对应焊接工艺参数进行脉冲圈焊；步骤4：对焊缝收尾端脉冲点焊能量衰减进行设置。与激光连续焊接相比，本发明中的激光脉冲圈焊，有利于焊缝周向熔深的均匀性控制；能够有效控制焊接过程热输入量；减小焊接过程结构残余应力，避免焊缝底部产生热裂纹缺陷，能够适用于微小阀门簧片组件、阀芯组件及壳体、发动机头部堵塞焊接。

Description

热输入量精密控制的激光焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接，具体地，涉及一种热输入量精密控制的激光焊接方法。
背景技术
航天产品微小零组件焊接一直是焊接领域的难点和热点问题，既要保证焊缝熔深，又要保证熔深均匀性，焊接过程热输入量控制，减少焊接过程结构应力。避免阀芯氟塑料熔化变形，避免焊缝裂纹和收尾端弧坑缺陷产生，影响产品性能。
焊缝表面质量需满足Q/RJ71-2000II级要求；需用30倍放大镜观察，焊缝表面没裂纹、没凹坑等缺陷；需承受4MPa，保持5min不泄漏的密封性检查；需“经2MPa进口检漏压力测试，阀门外漏率不大于1X10-7Pa.m3/s”。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种热输入量精密控制的激光焊接方法，特别适用于微小结构(焊缝直径≤Ф10mm)且带低熔点材料的航天电磁阀簧片组件、阀芯组件焊接，阀门壳体堵塞焊接和航天发动机头部异形微小结构焊接。
根据本发明提供的热输入量精密控制的激光焊接方法，包括如下步骤：
步骤1：装配第一待焊接件和第二待焊接件；
步骤2：对第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝进行点焊定位；
步骤3：对不同材料之间，采用相对应焊接工艺参数进行脉冲圈焊；
步骤4：对焊缝收尾端脉冲点焊能量衰减进行设置。
优选地，所述步骤3具体为：
当第一待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti和第二待焊接件对应材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti、第一待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti和第二待焊接件对应的材料为软磁合金Cr17NiTi时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率300W，基值功率200W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深为0.1～0.3mm；
当第一待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，第二待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率700W，基值功率300W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深0.6～1mm；
当第一待焊接件对应的材料为钛合金7715D，第二待焊接件对应的材料为钛合金7715D时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率600W，基值功率300W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深0.4～1mm。
优选地，第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝端面或轴向错边量≤0.05mm，间隙≤0.05mm。
优选地，所述点焊定位的工艺参数具体为：
在第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝直径≤3mm，对称定位2点，当焊缝直径＞3mm，对称定位4点；对应的焊接工艺参数为：激光功率300～500W，氩气流量4～8L/min。
优选地，所述步骤4具体为当焊接过程覆盖焊缝起始端时，通过能量时序控制进行焊缝收尾端能量衰减设置。
优选地，还包括如下步骤：
-对焊缝进行质量检查，具体为，通过4MPa氦检，保持5min不泄露以及通过2MPa进口检漏压力测试，阀门外漏率不大于1X10-7Pa.m3/s；
通过30倍放大镜观察，焊缝表面没裂纹、没凹坑，则合格。
优选地，脉冲能量和焊接速度决定焊缝熔深；焊接速度和脉冲频率决定焊点重叠率。
优选地，在步骤1之前包括如下步骤：
-对第一待焊接件和第二待焊接件焊进行除油清洁。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
与激光连续焊接相比，本发明中的激光脉冲圈焊，有利于焊缝周向熔深的均匀性控制；
能够有效控制焊接过程热输入量；
减小焊接过程结构残余应力，避免焊缝底部产生热裂纹缺陷，能够适用于微小阀门簧片组件、阀芯组件及壳体、发动机头部堵塞焊接。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中激光脉冲圈焊焊缝示意图；
图2为本发明中簧片组件的焊接示意图；
图3为本发明中阀芯组件的焊接示意图；
图4为本发明中发动机头部喷注盘和喷嘴组件的焊接示意图；
图5为本发明中阀门壳体堵塞的焊接示意图；
图6为本发明在图5中Ⅰ部分的放大示意图；
图7为本发明的步骤流程图。
图中：
1为阀芯；
2为内衔铁；
3为压紧圈；
4为外衔铁；
5为杆；
6为外套；
7为喷注盘；
8为喷嘴组件
9为塞子；
10为主阀壳体。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，本发明提供的热输入量精密控制的激光焊接方法，包括如下步骤：
步骤1：装配第一待焊接件和第二待焊接件；
步骤2：对第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝进行点焊定位；
步骤3：对不同材料之间，采用相对应焊接工艺参数进行脉冲圈焊；
步骤4：对焊缝收尾端脉冲点焊能量衰减进行设置。
所述步骤3具体为：
当第一待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti和第二待焊接件对应材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti、第一待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti和第二待焊接件对应的材料为软磁合金Cr17NiTi时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率300W，基值功率200W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深为0.1～0.3mm；
当第一待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，第二待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率700W，基值功率300W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深0.6～1mm；
当第一待焊接件对应的材料为钛合金7715D，第二待焊接件对应的材料为钛合金7715D时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率600W，基值功率300W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深0.4～1mm。
激光功率脉冲波形能量设定，通过研究脉冲波形能量对焊点熔宽、熔深的影响，研究频率对焊点重叠率的影响，确定峰值功率、基值功率、占空比、频率；
脉冲圈焊工艺参数，通过焊接速度对焊点重叠率的影响关系，确定合适的焊接速度；
确定航天产品微小结构激光焊脉冲圈焊。
焊缝收尾端，脉冲点焊能量衰减设置。能量衰减设置方法：峰值功率以100W每次递减，相同参数点焊2～3次；直至峰值功率衰减至100W，基值功率衰减至最小功率。
第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝端面或轴向错边量≤0.05mm，间隙≤0.05mm。
所述点焊定位的工艺参数具体为：
在第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝直径≤Ф3mm，对称定位2点，当焊缝直径＞Ф3mm，对称定位4点；对应的焊接工艺参数为：激光功率300～500W，氩气流量4～8L/min。
所述步骤4具体为当焊接过程覆盖焊缝起始端时，通过能量时序控制进行焊缝收尾端能量衰减设置。
本发明提供的热输入量精密控制的激光焊接方法，还包括如下步骤：
-对焊缝进行质量检查，具体为，通过4MPa氦检，保持5min不泄露以及通过2MPa进口检漏压力测试，阀门外漏率不大于1X10-7Pa.m3/s；
通过30倍放大镜观察，焊缝表面没裂纹、没凹坑。
脉冲能量和焊接速度决定焊缝熔深；焊接速度和脉冲频率决定焊点重叠率。
优选的，激光脉冲圈焊焊接参数：峰值300W，基值200W，脉冲频率20Hz，焊接速度400mm/min。
在步骤1之前包括如下步骤：
-对第一待焊接件和第二待焊接件焊进行除油清洁。
本发明能够避免了焊接裂纹的产生，焊接过程低熔点物质熔化失效，焊缝熔深均匀化控制，实现了微小结构精密激光焊接，焊缝满足环境测试的密封性要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (1)

1.一种热输入量精密控制的激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：装配第一待焊接件和第二待焊接件；
步骤2：对第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝进行点焊定位；
步骤3：对不同材料之间，采用相对应焊接工艺参数进行脉冲圈焊；
步骤4：对焊缝收尾端脉冲点焊能量衰减进行设置；
步骤2中激光点焊定位，具体要求如下：
在第一待焊接件和第二待焊接件的焊缝直径≤3mm，对称定位2点，当焊缝直径＞3mm，对称定位4点；对应的焊接工艺参数为：激光功率300～500W，氩气流量4～8L/min；
步骤3中脉冲圈焊工艺参数，具体如下：
当第一待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti和第二待焊接件对应的材料为软磁合金Cr17NiTi时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率300W，基值功率200W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深为0.1～0.3mm；
当第一待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，第二待焊接件对应的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率700W，基值功率300W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深0.6～1mm；
当第一待焊接件对应的材料为钛合金7715D，第二待焊接件对应的材料为钛合金7715D时，对应的激光脉冲圈焊焊接工艺参数为：峰值功率600W，基值功率300W，占空比50％，焊接速度400mm/min；首件剖切焊缝熔深0.4～1mm；
微小零组件焊接结束后，进行焊缝表面质量和密封性检测，具体测试如下：
焊缝表面质量检测：通过30倍放大镜观察，焊缝表面没裂纹、没凹坑，则合格；
焊缝密封性检测：通过4MPa氦检，保持5min不泄露以及通过2MPa进口检漏压力测试，阀门外漏率不大于1X10-7Pa.m3/s。
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