CN109664021A - 一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，包括步骤1：清洗待焊接零件，选取试验件进行试焊确定焊接参数，然后进行焊缝曲线拟合，生成焊接程序；步骤2：将待焊接零件装入焊接夹具并调整焊接间隙，然后根据焊接程序进行激光焊接。通过采用试验件进行试焊的方式，得到确定的焊接参数，拟合焊缝曲线，生成焊接程序，使激光焊接在确定的路径和工艺参数下进行，相对于激光熔覆，激光焊接的焊缝可以完全焊透，获得了合格的焊缝,降低了质量风险，同时由于不需要焊前配置和涂覆熔覆材料，焊接方法操作简便、易于实现，焊接效率较传统的激光熔覆焊接方式提高了3倍，焊接成本节约了2.5倍。

Description

一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法。
背景技术
新型航空发动机具有较高的推重比,其燃烧室温度也较高。由火焰筒中产生的高温气流喷出后进入导向叶片内,安装于导向叶片内的冷气导管的作用主要是冷却叶片温度,调节叶片腔内的温度场。
冷气导管材料采用镍基高温合金,是一种异性薄壁钣金零件,厚度很薄，在0.3mm左右,。产品要求激光对接焊，由于焊缝为曲线且焊缝所在的平面宽度只有1.69～2.14mm，该零件的加工一直以来采用激光熔覆进行焊接。
技术人员在实际工作中发现，采用激光熔覆的方式进行焊接，焊接完成后焊缝存在未焊透的问题，有一定的质量风险；同时，由于需要焊前配置和涂覆熔覆材料导致焊接成本较高，效率较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，包括以下步骤：
步骤1：清洗待焊接零件，选取试验件并对试验件进行试焊确定焊接参数，然后对待焊接零件进行焊缝曲线拟合，生成焊接程序；
步骤2：将待焊接零件装入焊接夹具并调整焊接间隙，然后根据焊接程序进行激光焊接。
本发明进一步的改进在于：
清洗待焊接零件的过程中，采用丙酮作为清洗剂清洗待焊接零件。
进行焊缝曲线拟合，生成焊接程序的方法为：
利用数控激光焊机的CNC软件，采用圆弧曲线进行采点，采点完成后拟合焊缝曲线，生成焊接程序。
采用圆弧曲线进行采点的过程中采点数量为4个。
将待焊接零件装入焊接夹具并调整焊接间隙的具体方法为：
将待焊接零件装入焊接夹具，将焊接支撑芯棒装入待焊接零件，把装好的待焊接零件装入与待焊接零件的外形相同的形胎内，保证焊接面形成焊接平面且朝上，采用两个分开的压板压紧焊接平面，然后对待焊接零件进行微调或更换保证错边和焊接间隙不大于0.03mm。
激光焊接采用光纤激光焊机进行激光焊接。
光纤激光焊机选择脉冲激光模式。
根据焊接程序进行激光焊接的过程中采用氩气对焊缝正面进行保护。
氩气的纯度为99.99％，流量为15L/min。
氩气在焊接开始前0.2s通气，焊接完成后0.1s停止通气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过采用试验件进行试焊的方式，得到确定的焊接参数，并进一步利用数控激光焊机的CNC软件，采用圆弧曲线进行采点，采点数量为4个，采点完成后拟合焊缝曲线，生成焊接程序，使激光焊接在工艺试验确定的工艺路线和工艺参数下进行，相对于激光熔覆，激光焊接的焊缝可以完全焊透，获得了合格的焊缝，降低了质量风险。同时，由于不需要焊前配置和涂覆熔覆材料，焊接方法操作简便、易于实现、成本低，传统的激光熔覆焊接方式需要1个小时来完成的一个零件焊接，采用激光焊接只需要15分钟就能够完成，焊接效率提高了3倍多；激光熔覆焊接需要600元的成本才能完成的一个零件的焊接，采用激光焊接方式，成本仅180元，焊接成本节约了2.5倍。
附图说明
图1为本发明的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法流程框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，包括以下步骤：
步骤1：使用清洗剂清洗待焊接零件，使用丙酮等清洗剂对冷气导管，特别是焊缝位置进行清洗，应保证焊缝部位无油污和杂质粘附；选取试验件进行试焊确定焊接参数，然后利用数控激光焊机的CNC软件，采用圆弧曲线进行采点，采点数量为4个，拟合焊缝曲线，生成焊接程序。
步骤2：将待焊接零件装入焊接夹具，将焊接支撑芯棒装入待焊接零件，把装好的待焊接零件装入与待焊接零件的外形相同的形胎内，保证焊接面形成焊接平面且朝上，采用两个分开的压板压紧，对待焊接零件进行微调或更换保证错边和焊接间隙不大于0.03mm，调整完成后进行激光焊接，过程中采用光纤激光焊机进行激光焊接，光纤激光焊机选择脉冲激光模式，并且在焊接过程中采用氩气对焊缝正面进行保护，氩气纯度为99.99％，流量为15L/min。氩气焊接开始前0.2s通气，焊接完成后0.1s停止通气。
本实施例中采用安装于新型航空发动机内部的导向叶片内的冷气导管作为待焊接零件，激光焊接方法的具体流程，参见图1。冷气导管是一种异性薄壁钣金零件,厚度仅0.3mm，材料为镍基高温合金GH188，焊缝所在的平面宽度只有1.69～2.14mm，具体的步骤为：
(1)清洗零件：使用丙酮等清洗剂对冷气导管，特别是焊缝位置进行清洗，应保证焊缝部位无油污和杂质粘附。
(2)装配零件调整焊接间隙：将零件装入焊接夹具，将与冷气导管内型相同的焊接支撑芯棒装入零件，把装好的零件装入焊接夹具形胎内(形胎与零件的外形相同)，保证焊接面形成焊接平面，待焊接的窄型面朝上，采用两个分开的压板压紧，检查待焊处焊接间隙，应尽可能整齐贴紧，错边和焊接间隙不大于0.03mm，对不合格的零件进行微调或更换。
(3)焊缝曲线拟合：利用数控激光焊机的CNC软件，采用圆弧曲线进行采点，采点数量为4个，拟合焊缝曲线，生成焊接程序；
(4)确定焊接参数：调整焊接参数，采用试验件进行试焊并检查焊接质量，确定焊接参数；焊接采用光纤激光焊机，脉冲激光模式，其中，激光功率峰值380W、激光出光频率5000HZ、激光出光占空比80％、激光焦点为正离焦、离焦量10mm、焊接速度18mm/min、焊接递增时间0.15s、焊接衰减时间0.25s。
(5)激光焊接：对零件进行激光焊接，焊接过程中采用氩气对焊缝正面进行保护，采用纯度为99.99％、流量为15L/min的氩气；并提前通气0.2s、滞后通气0.1s。
(6)焊后检验：目视检查零件激光焊缝的焊接质量，同时使用强光手电对焊缝内部进行检查，观察焊缝背面的成形，保证零件焊透。经过检查，焊缝正方面成形光滑，均匀；且无裂纹、咬边和烧穿等缺陷，焊缝完全焊透，到达焊缝质量要求。
本发明相对于传统的激光熔覆，激光焊接的焊缝可以完全焊透，获得了合格的焊缝，降低了质量风险，同时由于不需要焊前配置和涂覆熔覆材料，焊接方法操作简便、易于实现、成本低，传统的激光熔覆焊接方式完成一个零件的焊接需要1个小时，而激光焊接只需要15分钟，焊接效率提高了3倍多，激光熔覆焊接一个零件成本约600元，而激光焊接成本约180元，焊接成本节约了2.5倍。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：清洗待焊接零件，选取试验件并对试验件进行试焊确定焊接参数，然后对待焊接零件进行焊缝曲线拟合，生成焊接程序；
步骤2：将待焊接零件装入焊接夹具并调整焊接间隙，然后根据焊接程序进行激光焊接。
2.根据权利要求1所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述清洗待焊接零件的过程中，采用丙酮作为清洗剂清洗待焊接零件。
3.根据权利要求1所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述进行焊缝曲线拟合，生成焊接程序的方法为：
利用数控激光焊机的CNC软件，采用圆弧曲线进行采点，采点完成后拟合焊缝曲线，生成焊接程序。
4.根据权利要求3所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述采用圆弧曲线进行采点的过程中采点数量为4个。
5.根据权利要求1所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述将待焊接零件装入焊接夹具并调整焊接间隙的具体方法为：
将待焊接零件装入焊接夹具，将焊接支撑芯棒装入待焊接零件，把装好的待焊接零件装入与待焊接零件的外形相同的形胎内，保证焊接面形成焊接平面且朝上，采用两个分开的压板压紧焊接平面，然后对待焊接零件进行微调或更换保证错边和焊接间隙不大于0.03mm。
6.根据权利要求1所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述激光焊接采用光纤激光焊机进行激光焊接。
7.根据权利要求6所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述光纤激光焊机选择脉冲激光模式。
8.根据权利要求1所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述根据焊接程序进行激光焊接的过程中采用氩气对焊缝正面进行保护。
9.根据权利要求8所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述氩气的纯度为99.99％，流量为15L/min。
10.根据权利要求9所述的薄壁曲线窄型面的激光焊接方法，其特征在于，所述氩气在焊接开始前0.2s通气，焊接完成后0.1s停止通气。
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