CN108747025A - T型接头非对称激光mag电弧复合单面焊双面成形技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术。目前高速列车转向架的连接，在焊接时，通常采用多层多道MAG焊等常规弧焊方式，由于焊接热输入大、速度慢和层道次多，存在焊接变形大、操作困难、成形较差和接头的动态力学性能差等缺点。本发明其特征是：在8mm厚碳钢板T型接头的立板下方开40°坡口，坡口钝边尺寸为4mm，采用非对称激光‑MAG电弧复合单面焊双面成形技术进行焊接，采用激光在前、电弧在后的位置分布，先调节激光束、电弧和坡口根部三者位于一个平面上，该平面与底板的夹角为24°，并对准坡口根部，激光垂直于焊缝，光丝间距4‑6mm，电弧与激光中心成30°。本发明用于T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术。

Description

T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术

技术领域：

本发明涉及激光-MAG电弧复合焊接加工领域，具体涉及一种T型接头非对称激光-MAG电弧复合单面焊双面成形技术。

背景技术：

目前高速列车转向架等的连接，采用中厚板、T型接头是很多工程结构连接的常用接头形式之一，在焊接时，通常采用多层多道MAG焊等常规弧焊方式，常规弧焊由于焊接热输入大、速度慢和层道次多，存在焊接变形大、焊接工作量大、操作困难、成形较差和接头的动态力学性能差等缺点。

激光焊由于具有高能量密度、焊接变形小和速度快等特点而成为一种先进的材料连接方法，常规弧焊则具有焊接熔敷量大、工艺适应性好等特点，而激光-MAG电弧复合焊则兼具了上述两种方法的优点，目前在越来越多的工程领域广泛应用，被认为是未来先进焊接发展方向之一；

采用激光MAG电弧复合焊焊接中厚板、T型接头，可以实现单面焊双面成形，焊接速度快、热输入小和变形小，现有激光-MAG复合焊技术，通常选择较小的激光与底板的夹角来保证焊透质量，但在实际工况下，受激光枪和工况的限制，激光与底板夹角不能过小，传统激光-电弧复合焊接技术，激光束、电弧和焊缝中心线三者是在一个平面上，这样的位置分布对于在水平位置焊接时，激光和电弧两个热源中心与焊缝中心重合并左右对称分布，焊缝均匀，但对于角焊缝，现有的激光-MAG复合焊技术在过大的激光偏转角度下易造成焊缝成形不良和未焊透等缺陷，当实际工况下激光角度不能小于20°和单面焊双面成形时，采用一种非对称激光-MAG复合焊单面焊双面成形技术，能得到很好的焊缝成形并保证焊透。

发明内容：

本发明的目的是提供一种T型接头非对称激光-MAG电弧复合单面焊双面成形技术，主要是一种针对6-8mm中厚板、T型接头的大角度、非对称激光-MAG复合焊单面焊双面成形技术。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，首先在

8mm厚碳钢板T型接头的立板下方开40°坡口，所述的坡口钝边尺寸为4mm，采用非对称激光-MAG电弧复合单面焊双面成形技术进行焊接，具体步骤如下：

激光束与底板角度在20°-25°范围，电弧与底板角度比激光束与底板角度大1°-3°，激光束、电弧和焊缝中心线三者不在一个平面上，激光和电弧均偏离焊缝中心线，采用激光在前、电弧在后的位置分布，先调节激光束、电弧和坡口根部三者位于一个平面上，该平面与底板的夹角为24°，并对准坡口根部，激光垂直于焊缝，光丝间距4-6mm，电弧与激光中心成30°；

焊接时，激光垂直向上偏离坡口根部0-1mm的位置，激光大部分进入坡口并照射在立板上，使得80%激光左右能量用于立板熔化并形成匙孔，更好地焊透立板， 10%激光照射在底板，保证底板的熔合，还有10%激光未进入坡口而落在了立板表面，这10%的激光能量保证正面焊缝的上表面的成形；与此同时，电弧垂直向下偏离坡口根部1-3mm的位置，电弧与底板夹角调节至比激光与底板夹角大0-5°，使得更多的电弧贴近T型接头的底板，又不会和底板位置结构发生干涉，这样使得较多的电弧能量用于加热和熔化T型接头底板的金属，使位于熔池下部的熔化金属铺展性更好，并与底板母材更好的润湿，有利于焊缝下边缘的成形，消除正面焊缝下表面的咬边和熔合不良。

所述的T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，所述的激光与底板角度、所述的电弧与底板角度、激光偏离坡口根部位置和电弧偏离坡口根部位置均可单独调节，单独调节激光束的位置，先使激光对准坡口根部，然后沿垂直方向往上移动1mm，单独调节电弧的位置，使电弧偏离底板夹角增加1°至25°，然后沿垂直方向往下移动2mm。

所述的T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，激光功率为5kW，电弧电流为250-300A，电弧干伸长为20mm，焊接速度为1.5m/min，保护气体为20%Ar+80%CO2。

有益效果：

1.本发明是主要是一种针对高速列车转向架6-8mm中厚板、T型接头的大角度、非对称激光-MAG复合焊单面焊双面成形技术，该技术通过激光向上偏离坡口根部位置的方法，一是使激光能量用于熔化立板母材，使得正面焊缝上部成形优良；二是激光照射在立板坡口侧壁上，侧壁熔合更好；三是由于激光照在侧壁上，反射的等离子体和金属蒸气也大部分打在坡口内的底板，使这部分能量用于焊缝金属的熔化，减少了等离子体带走的这部分激光能量的损失，提高了激光能量的利用率。

本发明采用电弧向下偏离坡口根部位置，能够减少焊缝咬边等缺陷，有利于表面焊缝成形，同时可以独立调节激光与底板角度和电弧与底板角度，可以适应更加苛刻的环境，更好地实现单道焊接双面成形，并且焊缝正面和背面成形良好，无咬边等缺陷。

本发明通过激光向上偏离坡口根部1mm，使激光能量更好用于熔化立板母材，保证焊透。

本发明采用电弧向下偏离2mm，增加下面熔池金属的润湿性，电弧更好熔合正面焊缝下部，减少焊缝咬边等缺陷，有利于表面焊缝成形。

本发明可以独立调节激光与底板角度和电弧与底板角度，可以适应更加苛刻的环境，更好地实现单道焊接双面成形，并且焊缝正面和背面成形良好，无咬边等缺陷。

附图说明：

附图1是本发明的工作原理结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，首先在

8mm厚碳钢板T型接头的立板下方开40°坡口，所述的坡口钝边尺寸为4mm，采用非对称激光-MAG电弧复合单面焊双面成形技术进行焊接，具体步骤如下：

激光束与底板角度在20°-25°范围，电弧与底板角度比激光束与底板角度大1°-3°，激光束、电弧和焊缝中心线三者不在一个平面上，激光和电弧均偏离焊缝中心线，采用激光在前、电弧在后的位置分布，先调节激光束、电弧和坡口根部三者位于一个平面上，该平面与底板的夹角为24°，并对准坡口根部，激光垂直于焊缝，光丝间距4-6mm，电弧与激光中心成30°；

焊接时，激光垂直向上偏离坡口根部0-1mm的位置，激光大部分进入坡口并照射在立板上，使得80%左右激光能量用于立板熔化并形成匙孔，更好地焊透立板， 10%激光照射在底板，保证底板的熔合，还有10%激光未进入坡口而落在了立板表面，这10%的激光能量保证正面焊缝的上表面的成形；与此同时，电弧垂直向下偏离坡口根部1-3mm的位置，电弧与底板夹角调节至比激光与底板夹角大0-5°，使得更多的电弧贴近T型接头的底板，又不会和底板位置结构发生干涉，这样使得较多的电弧能量用于加热和熔化T型接头底板的金属，使位于熔池下部的熔化金属铺展性更好，并与底板母材更好的润湿，有利于焊缝下边缘的成形，消除正面焊缝下表面的咬边和熔合不良。

实施例2：

根据实施例1所述的T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，所述的激光与底板角度、所述的电弧与底板角度、激光偏离坡口根部位置和电弧偏离坡口根部位置均可单独调节，单独调节激光束的位置，先使激光对准坡口根部，然后沿垂直方向往上移动1mm，单独调节电弧的位置，使电弧偏离底板夹角增加1°至25°，然后沿垂直方向往下移动2mm。

实施例3：

根据权利要求1或2所述的T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，激光功率为5kW，电弧电流为250-300A，电弧的干伸长为20mm，焊接速度为1.5m/min，保护气体为20%Ar+80%CO2。

Claims (3)

1.一种T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，其特征是：首先在8mm厚碳钢板T型接头的立板下方开40°坡口，所述的坡口钝边尺寸为4mm，采用非对称激光-MAG电弧复合单面焊双面成形技术进行焊接，具体步骤如下：

激光束与底板角度在20°-25°范围，电弧与底板角度比激光束与底板角度大1°-3°，激光束、电弧和焊缝中心线三者不在一个平面上，激光和电弧均偏离焊缝中心线，采用激光在前、电弧在后的位置分布，先调节激光束、电弧和坡口根部三者位于一个平面上，该平面与底板的夹角为24°，并对准坡口根部，激光垂直于焊缝，光丝间距4-6mm，电弧与激光中心成30°；

焊接时，激光垂直向上偏离坡口根部0-1mm的位置，激光大部分进入坡口并照射在立板上，使得80%左右激光能量用于立板熔化并形成匙孔，更好地焊透立板， 10%激光照射在底板，保证底板的熔合，还有10%激光未进入坡口而落在了立板表面，这10%激光能量保证正面焊缝的上表面的成形；与此同时，电弧垂直向下偏离坡口根部1-3mm的位置，电弧与底板夹角调节至比激光与底板夹角大0-5°，使得更多的电弧贴近T型接头的底板，又不会和底板位置结构发生干涉，这样使得较多的电弧能量用于加热和熔化T型接头底板的金属，使位于熔池下部的熔化金属铺展性更好，并与底板母材更好的润湿，有利于焊缝下边缘的成形，消除正面焊缝下表面的咬边和熔合不良。

2.根据权利要求1所述的T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，其特征是：所述的激光与底板角度、所述的电弧与底板角度、激光偏离坡口根部位置和电弧偏离坡口根部位置均可单独调节，单独调节激光束的位置，先使激光对准坡口根部，然后沿垂直方向往上移动1mm，单独调节电弧的位置，使电弧偏离底板夹角增加1°至25°，然后沿垂直方向往下移动2mm。

3.根据权利要求1或2所述的T型接头非对称激光MAG电弧复合单面焊双面成形技术，其特征是：激光功率为5kW，电弧电流为250-300A，电弧干伸长为20mm，焊接速度为1.5m/min，保护气体为20%Ar+80%CO2。