CN110560902B - 中厚板t型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接技术领域，公开一种中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，在中厚板T型接头角焊过程中，沿着焊接的方向，通过周期性摆动激光束，辅以填丝进行角焊缝焊接，其中摆动方向与焊接方向垂直。本发明的中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，焊接过程中激光束以“|”字形并垂直于焊接方向的周期性摆动，均匀地搅拌熔池从而拓宽焊缝宽度，实现大尺寸、大熔深、高效率、低变形的焊接过程，与单激光相比，可显著提高激光焊对板间隙的适应性以及焊喉热裂纹的敏感性。

Description

中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，具体而言涉及一种中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法。
背景技术
T型接头角焊缝作为几种最为常见的接头形式之一，广泛地应用于汽车，船舶，钢结构等诸多领域。传统的焊接方法通常采用气保焊(GMAW，GTAW)，虽然其焊缝质量较好且成本较低，但是单道焊缝熔深不足，焊接热输入量大，焊接变形大，尤其在焊中厚板时更是需要多层多道焊，焊接变形严重且效率低下。
近年来随着激光焊的不断发展，凭借其大熔深，高效率，小变形等众多优势，使得许多焊缝接头形式的传统焊接方式都已被激光焊所替代。然而激光焊对装配间隙的高要求及其焊缝细窄的特性限制了它在角焊缝这类焊缝形式中的应用。即使采用普通的激光填丝焊一定程度上弥补了装配间隙可能导致的焊喉尺寸不足的缺陷，但仍会因为T型接头这类结构限制以及其自身焊缝细窄的特点影响最终的有效根部熔深。
发明内容
本发明的目的旨在针对现有技术的中厚板T型接头角焊缝采用传统的焊接方式生产效率低、焊接变形大的问题，以及普通的激光填丝焊对装配间隙的适应性低、有效根部熔深较浅的问题，提出一种中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，采用摆动激光填丝焊接方法，焊接过程中均匀地搅拌熔池从而拓宽焊缝宽度，实现大尺寸、大熔深、高效率、低变形的焊接过程。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，在中厚板T型接头角焊过程中，沿着焊接的方向，通过周期性摆动激光束，辅以填丝进行角焊缝焊接，其中摆动方向与焊接方向垂直。
优选地，周期性摆动的路径为“|”字形，并垂直于焊接方向。
优选地，在焊接过程中，送丝焊枪与焊缝的锐角夹角α为35°-50°，送丝方向与焊接方向相反。
优选地，中厚板板厚s为10mm，材质304不锈钢，以T型接头装配δ为90°±5°，装配间隙Gap≦1mm。
优选地，焊接过程采用YLS-10000-S4光纤激光器，波长1.03-1.06um，采用IPG的D50 wobble焊接头，激光束运行角度为β为80°-95°。
优选地，焊接过程中，采用99.99％的高纯氩做正面保护，气体流量20-30L/min，吹气方向沿焊接方向。
优选地，焊接过程中，保持保护气管、激光束和送丝枪位于同一个平面，并且与垂直的B板平面夹角θ为10°-30°，所述B板为焊接到中厚板上的板件。
优选地，焊接过程中，激光束的激光功率为4-6kw，焊接速度为0.6-1.5m/min，离焦量为0mm，激光束摆动幅度为1.5mm-3mm，摆动频率为100Hz-280Hz。
优选地，在焊接过程中，通过增大摆动幅度以获得更加均匀的焊缝。
优选地，在焊接过程中，通过减小摆动幅度以获得具有更深的根部熔深的焊缝。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，焊接过程中激光束以“|”字形并垂直于焊接方向的周期性摆动，均匀地搅拌熔池从而拓宽焊缝宽度，实现大尺寸、大熔深、高效率、低变形的焊接过程；此种焊接方法与单激光相比，可显著提高激光焊对板间隙的适应性以及焊喉热裂纹的敏感性；
2、其次，本发明的焊接方法与普通激光填丝焊相比，通过“|”字形周期性摆动，实现较大的焊缝宽度和均匀性，可提高角焊缝根部熔深，同时搅拌均匀的宽熔池避免了普通激光填丝焊时受间隙影响而易产生的焊丝不熔及焊缝成型不均等缺陷；
3、本发明的焊接方法与普通单电弧以及激光电弧复合焊相比，大大减少了焊接热输入量，焊接变形小，飞溅烟尘少。
附图说明
图1为摆动激光填丝焊的焊接示意图。
图2是图1实施例中中厚板(B母材)与竖板(A)角焊的示意图。
图3为摆动激光填丝焊的正面焊缝成形示意图。
图4为摆动激光填丝焊的截面焊缝成形示意图。
图1中：α-送丝焊枪与焊缝锐角夹角，β-激光束运行角度，s-板厚，θ-激光束倾斜角度，δ-T型接头装配角度，Gap-装配间隙。
图4中：W-焊缝，HAZ-热影响区，A-竖板，B-母材。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施。
结合图1-2所示，根据本发明公开的实施例的一种中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，在中厚板T型接头角焊过程中，沿着焊接的方向，通过周期性摆动激光束，辅以填丝进行角焊缝焊接，其中摆动方向与焊接方向垂直。
优选地，周期性摆动的路径为“|”字形，并垂直于焊接方向。
优选地，结合图1、2，在焊接过程中，送丝焊枪与焊缝的锐角夹角α为35°-50°，送丝方向与焊接方向相反。
优选地，中厚板板厚s为10mm，材质304不锈钢，以T型接头装配δ为90°±5°，装配间隙Gap≦1mm。
优选地，焊接过程采用YLS-10000-S4光纤激光器，波长1.03-1.06um，采用IPG的D50 wobble焊接头，激光束运行角度为β为80°-95°。
优选地，焊接过程中，采用99.99％的高纯氩做正面保护，气体流量20-30L/min，吹气方向沿焊接方向。
优选地，焊接过程中，保持保护气管、激光束和送丝枪位于同一个平面，并且与垂直的B板平面夹角θ为10°-30°，所述B板为焊接到中厚板上的板件。
优选地，焊接过程中，激光束的激光功率为4-6kw，焊接速度为0.6-1.5m/min，离焦量为0mm，激光束摆动幅度为1.5mm-3mm，摆动频率为100Hz-280Hz。
结合图3-4所示，本发明的示例性实施过程中，对10mm厚的304不锈钢进行摆动激光填丝焊；焊缝形式为T型接头角焊缝，两板间夹角δ为90°±5°，板间隙Gap≦1mm。
激光自熔焊工艺参数如下：激光功率4-6kw，焊接速度0.6-1.5m/min，离焦量0mm，保护气体流量20-30L/min，激光束摆动幅度1.5mm-3mm，摆动频率100Hz-280Hz。焊缝成形良好，没有焊瘤、裂纹等焊接缺陷；横截面宏观腐蚀状态良好无明显气孔裂纹等缺陷，满足使用性能要求。
结合图3、4，通过优化焊接参数：在激光功率5kw，焊速1.2m/min,离焦0mm，正面保护气氩气纯度99.99％，流量25L/min，激光束摆动幅度2mm，摆动频率250Hz时；表面成型最优，焊接过程稳定无飞溅、咬边、焊瘤等缺陷。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，其特征在于，在中厚板T型接头角焊过程中，沿着焊接的方向，通过周期性摆动激光束，辅以填丝进行角焊缝焊接，其中摆动方向与焊接方向垂直；
其中，周期性摆动的路径为“|”字形，并垂直于焊接方向；
在焊接过程中，送丝焊枪与焊缝的锐角夹角α为35°-50°，送丝方向与焊接方向相反；
保持保护气管、激光束和送丝枪位于同一个平面，并且与母材B板平面夹角θ为10°-30°；
其中所述中厚板板厚s为10mm，材质304不锈钢，以T型接头装配δ为90°±5°，装配间隙Gap≦1mm；
焊接过程中，激光束的激光功率为4-6kw，焊接速度为0.6-1.5m/min，离焦量为0mm，激光束摆动幅度为1.5mm-3mm，摆动频率为100Hz-280Hz。
2.根据权利要求1所述的中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，其特征在于，焊接过程采用YLS-10000-S4光纤激光器，波长1.03-1.06um，采用IPG的D50 wobble焊接头，激光束运行角度为β为80°-95°。
3.根据权利要求1所述的中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，其特征在于，焊接过程中，采用99.99％的高纯氩做正面保护，气体流量20-30L/min，吹气方向沿焊接方向。
4.根据权利要求1所述的中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，其特征在于，在焊接过程中，通过增大摆动幅度以获得更加均匀的焊缝。
5.根据权利要求1所述的中厚板T型接头角焊缝的摆动激光填丝焊接方法，其特征在于，在焊接过程中，通过减小摆动幅度以获得具有更深的根部熔深的焊缝。
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