CN110340522A - 间隙自适应激光焊接方法 - Google Patents

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王旭友
徐富家
杨海锋
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李�荣
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Abstract

间隙自适应激光焊接方法。激光焊接对接头的间隙尺寸要求比较严格，间隙过大，容易造成焊缝咬边、下塌、背面成形不良等情况，影响焊接质量。本发明组成包括：该焊接方法采用的焊接系统是由激光焊接系系统（2）、送丝系统（4）、信号采集系统（1）、控制系统组成（3），信号采集系统在前，负责采集焊缝间隙尺寸信号，激光焊枪在中间，负责输出激光进行焊接，送丝系统在后，负责填充焊丝。本发明用于间隙自适应激光焊接。

Description

间隙自适应激光焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种激光焊接方法，具体涉及一种间隙自适应激光焊接方法。
背景技术：
激光焊接具有焊接速度快，接头质量高、焊接变形小、焊接效率高等突出优势，激光焊接在中薄板材料的焊接领域应用越来越广泛。激光焊接对接头的间隙尺寸要求比较严格，间隙过大，容易造成焊缝咬边、下塌、背面成形不良等情况，影响焊接质量。解决间隙过大这一问题，通过提高加工精度、装备精度等途径来实现时，面临设备改造、工人素质提高、生产效率受限等难题，甚至通过以上途径都难以满足接头组对间隙要求。如何开发一种新式激光焊接方法，在接头组对间隙尺寸要求较宽松条件下实现自动化焊接，成为迫切需求。
发明内容：
本发明的目的是解决现有激光焊接方法在焊接过程中，接头组对间隙变化影响焊缝成形，尤其是间隙过大时，焊缝不能稳定成形的问题，进而提供一种间隙自适应激光焊接方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种间隙自适应激光焊接方法，该焊接方法采用的焊接系统是由激光焊接系统、送丝系统、信号采集系统、控制系统组成，信号采集系统在前，负责采集焊缝间隙尺寸信号，激光焊枪在中间，负责输出激光进行焊接，送丝系统在后，负责填充焊丝；
所述的间隙自适应激光焊接方法包括如下步骤：
（1）信号采集系统实时监测间隙尺寸变化,检测精度值不高于0.1mm，间隙尺寸b小于阈值时，填丝系统不启动，激光焊接正常进行,焊接速度为0.5-5m/min；
（2）当监测到间隙尺寸大于设定的阈值时，启动填丝系统，焊丝直径为0.8mm-1.2mm之间，并根据间隙大小调节送丝速度Vf的快慢，随着间隙尺寸变大，送丝速度增加，激光功率P增加，最终实现自适应自动化激光焊接。
所述的间隙自适应激光焊接方法，所述的步骤（1）中间隙阀值为板厚的1/5并且不大于1.5mm。
所述的间隙自适应激光焊接方法，所述的步骤（2）中送丝速度Vf=(10-15)*b m/min。
所述的间隙自适应激光焊接方法，所述的步骤（2）中激光功率P的增加幅度ΔP为2000*b。
所述的间隙自适应激光焊接方法，所述的信号采集系统对焊缝进行实时监测，采用CCD对焊缝间隙进行监测，提取间隙轮廓，测量间隙尺寸，将尺寸信号和位置信号传送给控制系统进行分析。
有益效果：
1.本发明采用了间隙自适应激光焊接方法，在焊接过程中实时监测接头间隙尺寸，并根据间隙尺寸调节送丝及激光焊接工艺参数，提高了激光焊接过程对间隙尺寸的容忍度及适应性，实现了间隙尺寸在较大范围内变化条件下的激光高效稳定焊接。
本发明解决了激光焊接过程中，板材组对间隙尺寸不均匀，激光焊接过程中，间隙过大位置容易造成焊缝咬边、下塌，背面成形不良等缺陷。
附图说明：
附图1是焊接方法原理图；
附图2是不锈钢间隙自适应激光焊接焊缝形貌正面图；
附图3是不锈钢间隙自适应激光焊接焊缝形貌背面图；
图中：1、信号采集系统；2、激光焊接系统；3、控制系统；4、送丝系统。
具体实施方式：
实施例1：
一种间隙自适应激光焊接方法，该焊接方法采用的焊接系统是由激光焊接系统2、送丝系统4、信号采集系统1、控制系统组成3，信号采集系统在前，负责采集焊缝间隙尺寸信号，激光焊枪在中间，负责输出激光进行焊接，送丝系统在后，负责填充焊丝；
所述的间隙自适应激光焊接方法包括如下步骤：
（1）信号采集系统实时监测间隙尺寸变化,检测精度值不高于0.1mm，间隙尺寸b小于阈值时，填丝系统不启动，激光焊接正常进行,焊接速度为0.5-5m/min；
（2）当监测到间隙尺寸大于设定的阈值时，启动填丝系统，焊丝直径为0.8mm-1.2mm之间，并根据间隙大小调节送丝速度Vf的快慢，随着间隙尺寸变大，送丝速度增加，激光功率P增加，最终实现自适应自动化激光焊接。
控制系统分析间隙尺寸信号并进行阈值对比，如果间隙尺寸低于阈值，说明接头间隙满足激光焊接要求，不启动送丝系统，进行单独激光焊接；如果间隙尺寸高于阈值,但不大于1.5mm，说明接头间隙不满足激光焊接要求，容易造成焊缝成形缺陷，届时启动送丝系统并调节激光焊接工艺参数，间隙尺寸决定送丝速度及激光焊接工艺参数，如果间隙尺寸超过1.5mm,说明间隙过大，不满足焊接条件，无法焊接。
实施例2：
根据实施例1所述的间隙自适应激光焊接方法，所述的步骤（1）中间隙阀值为板厚的1/5并且不大于1.5mm。
实施例3：
根据实施例1或2所述的间隙自适应激光焊接方法，所述的步骤（2）中送丝速度Vf=(10-15)*b m/min。
实施例4：
根据实施例1或2或3所述的间隙自适应激光焊接方法，所述的步骤（2）中激光功率P的增加幅度ΔP为2000*b。
实施例5：
根据实施例1所述的间隙自适应激光焊接方法，所述的信号采集系统对焊缝进行实时监测，采用CCD对焊缝间隙进行监测，提取间隙轮廓，测量间隙尺寸，将尺寸信号和位置信号传送给控制系统进行分析。
试验验证：
试验条件：板材为304-6mm不锈钢,I型对接，焊道长度600mm，单面焊双面成形,焊接位置预制不连续间隙，间隙尺寸0-1.2mm不等。激光器采用光纤激光器，连续输出模式，光纤直径400um。焊丝采用308LSi,直径0.8mm。初始焊接工艺参数为焊接速度1.2m/min,激光功率5000W，离焦量+2mm，后倾斜角10°，保护气采用氩气，流量18L/min。
试验结果：采用以上焊接工艺参数对预制间隙的6mm厚304不锈钢进行焊接的效果如图2所示，焊接过程稳定，焊缝成形美观，送丝系统及激光焊接工艺参数启动停止过程稳定可靠，试验效果良好。

Claims (5)

1.一种间隙自适应激光焊接方法，其特征是：该焊接方法采用的焊接系统是由激光焊接系统、送丝系统、信号采集系统、控制系统组成，信号采集系统在前，负责采集焊缝间隙尺寸信号，激光焊枪在中间，负责输出激光进行焊接，送丝系统在后，负责填充焊丝；
所述的间隙自适应激光焊接方法包括如下步骤：
（1）信号采集系统实时监测间隙尺寸变化,检测精度值不高于0.1mm，间隙尺寸b小于阈值时，填丝系统不启动，激光焊接正常进行,焊接速度为0.5-5m/min；
（2）当监测到间隙尺寸大于设定的阈值时，启动填丝系统，焊丝直径为0.8mm-1.2mm之间，并根据间隙大小调节送丝速度Vf的快慢，随着间隙尺寸变大，送丝速度增加，激光功率P增加，最终实现自适应自动化激光焊接。
2.根据权利要求1所述的间隙自适应激光焊接方法，其特征是：所述的步骤（1）中间隙阀值为板厚的1/5并且不大于1.5mm。
3.根据权利要求1所述的间隙自适应激光焊接方法，其特征是：所述的步骤（2）中送丝速度Vf=(10-15)*b m/min。
4.根据权利要求1所述的间隙自适应激光焊接方法，其特征是：所述的步骤（2）中激光功率P的增加幅度ΔP为2000*b。
5.根据权利要求1所述的间隙自适应激光焊接方法，其特征是：所述的信号采集系统对焊缝进行实时监测，采用CCD对焊缝间隙进行监测，提取间隙轮廓，测量间隙尺寸，将尺寸信号和位置信号传送给控制系统进行分析。
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