CN112427409A - 一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法。该焊接方法包括在坡口内进行焊接形成焊缝，在每一道焊缝形成后同步开启清洗激光进行清洗，使焊缝露出金属色。针对V型坡口，第一道焊接采用连续激光和MIG复合焊进行焊接，形成焊缝，并在焊接后同步进行激光清洗，然后重复进行第一道焊接和清洗。针对Y型开口，第一道焊接采用连续激光进行焊接形成焊缝，并同步进行激光清洗，然后在第一道焊缝的表面进行第二道焊接：采用连续激光和MIG复合焊进行焊接，并在焊接后同步进行激光清洗，然后重复第二道焊接和清洗。每一道焊缝形成的氧化膜都能够得到有效清洗，可有效提升焊接效率，提高焊接质量。

Description

一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法

技术领域

本发明涉及中厚板焊缝焊接技术领域，尤其涉及一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法。

背景技术

随着国家工业的发展和科学技术的不断进步，不仅对船体舰身的焊接构件的性能提出了更高、更苛刻的要求，还对人员成员、劳动强度和工人安全提出了越来越高的要求。

目前，船体结构件的焊接主要有埋弧焊接和人工MIG焊接两种方式。

对于埋弧焊接：人员成本不断增高直接导致造船成本的不断增加，同时大热量输入的埋弧焊接使结构件容易出现较大的焊接变形，必须增加后续的整形工艺，这又进一步提升了造船成本。

而大厚板在进行激光和MIG复合焊接时，有时不可避免的采用多层多道进行施焊。在热输入较大且焊缝气体保护不好时，很容易在焊缝表面出现一层氧化层。针对此种情况，焊接工人多采用钢丝刷或者采用酸洗的方式对焊缝表面进行处理。不仅影响焊接进度，还大大增加了工人的劳动强度，提高了企业的焊接成本。而如果不进行处理，在进行第二次焊接时，氧化层将有可能在液态熔池内来不及上浮而停留在熔池内部，从而造成焊缝内部夹渣等缺陷。这种缺陷在焊缝被修补后难以从表面直接发现，但会严重影响舰身的使用质量，容易引发更大的事故，同时也会制约船体舰身的整体使用寿命。

发明内容

本发明公开一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，在焊缝被处理后直接进行连续激光焊接或同时进行连续激光和MIG复合焊，并在每一道焊缝形成后同步开启清洗激光进行及时清洗，可有效去除每一道焊接的夹杂缺陷，从而提高焊接质量和焊接效率。

为实现本发明以上至少一个目的，本发明提供一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其中所述焊接方法包括以下步骤：

焊缝处理，于所述中厚板的待焊接焊缝处开V型坡口；

第一道焊接和清洗，进行连续激光和MIG复合焊，于所述V型坡口内形成第一道焊缝，并在焊缝形成后同步开启清洗激光，以清洗所述第一道焊缝，使所述第一道焊缝露出金属色；

重复进行所述第一道焊接和清洗，直至所述V型坡口被填满。

进一步地，所述清洗激光的开启时间较所述焊缝的形成时间延后3s-8s，以便尽快清洗第一道焊接形成的氧化膜，提高焊接效率。

进一步地，所述清洗激光为纳秒级脉冲激光，所述清洗激光的输出光束为线性光束。

进一步地，所述清洗激光的激光重复频率为120kHz-135kHz，清洗宽度为15mm-20mm。

进一步地，所述清洗激光的清洗速度为40mm/s-50mm/s。

本发明还提供一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其中所述焊接方法包括以下步骤：

焊缝处理，于所述中厚板的待焊接焊缝处开Y型坡口；

第一道焊接和清洗，开启连续激光，于所述Y型坡口内形成第一道焊缝，并在焊缝形成后同步开启清洗激光，以清洗所述第一道焊缝，使所述第一道焊缝露出金属色；

第二道焊接和清洗，进行连续激光和MIG复合焊，于所述第一道焊缝的表面形成第二道焊缝，并在焊缝形成后同步开启所述清洗激光，使所述第二道焊缝露出金属色；

重复进行所述第二道焊接和清洗，直至所述Y型坡口被填满。

进一步地，所述Y型坡口的两钝边之间的间隙小于所述激光聚焦光斑。

进一步地，所述清洗激光为纳秒级脉冲激光，且所述清洗激光的输出光束为线性光束。

进一步地，所述清洗激光的激光重复频率为120kHz-135kHz，清洗宽度为15mm-20mm，清洗速度为40mm/s-50mm/s。

进一步地，在所述第一道焊接的步骤中，所述清洗激光的开启时间较所述焊缝的形成时间延后3s-8s，以便及时清洗第一道焊缝形成过程中形成的氧化膜；

在所述第二道焊接的步骤中，所述清洗激光的开启时间较所述焊缝的形成时间延后3s-8s，以便及时清洗第二道焊缝形成过程中形成的氧化膜。

在本申请发明可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法中，于待焊接焊缝处开设坡口，并于坡口内同步进行连续激光和清洗激光的复合焊接或连续激光、清洗激光和MIG复合焊的复合焊接，直至坡口被填满，完成焊接。

这种融合了激光清洗的焊接方式，对于中厚板的焊接，能够保证减少甚至直接清除每一道焊缝所形成的氧化物，避免焊缝力学性能的下降，提升焊接质量。相较于针对中厚板的常规焊接技术，不管是焊接后进行清洗，还是焊接前进行清洗，都大大提升了工作效率，降低了工人的劳动强度，降低了企业的焊接成本，从而有效确保了被焊接中厚板的整体结构强度，从而进一步地确保了使用这种焊接方式进行焊接的中厚板的船体舰身或其他整机设备的安全性，有效延长其使用寿命。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。

附图说明

图1示出了本申请中第一道焊缝或第二道焊缝刚开始焊接时的示意图。

图2示出了本申请中第一道焊缝或第二道焊缝焊接一段时间后的示意图。

具体实施方式

以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

结合说明书附图1和图2，依本发明一较佳实施例的一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其中所述焊接方法包括焊缝处理，在焊缝被处理后，开启连续激光进行焊接或同时进行连续激光和MIG复合焊形成焊缝，并在焊缝形成后同步开启清洗激光对焊缝进行清洗，使焊缝露出金属色，直至焊接完成。

其中，在焊缝处理的步骤中，在待焊接焊缝处根据实际情况可开V型坡口，也可开Y型坡口。

实施例一：

针对V型坡口

该焊接方法包括：首先进行第一道焊接和清洗：进行连续激光和MIG复合焊，于所述V型坡口内形成第一道焊缝，并在焊缝(该焊缝指所述第一道焊缝在形成过程中所形成的焊缝)形成后同步开启清洗激光，经过清洗激光的及时有效地清洗，使第一道焊缝露出金属色。

需要说明的是，用语“并在焊缝形成后同步开启清洗激光”并不是指所述第一道焊缝完全形成后再开启清洗激光，而是指在所述第一道焊缝形成的过程中刚开始的焊缝形成时就开启清洗激光。下文中此类用语意思相同。

然后，重复进行所述第一道焊接和清洗，使第一道焊缝在所述V型开口内逐渐累积，并使每一道所述第一道焊缝都能得到及时有效的清洗，直至堆满待焊接焊缝处所开的V型开口。

考虑到提升焊接效率，并方便焊缝的清洗，清洗激光的开启时间较所述焊缝的形成时间延后3s-8s。由于焊缝表面的氧化膜在形成的最初阶段具有一定的温度，因此，清洗激光在焊缝形成后的开启时间越短越好。根据实际情况，该延后的时间可以为4s或6s。当然，在一些特殊情况下，该延后时间也可以为1s或2s。在此不做具体的限定。

优选地，所述清洗激光为纳秒级脉冲激光。所述清洗激光的输出光束为线性光束，以提高其工作效率。

其中，针对宽度为15mm-20mm的焊缝，所述清洗激光的重复频率为120kHz-135kHz，清洗激光的清洗速度为40mm/s-50mm/s，以使每一道焊缝均能露出金属色，从而减少焊接过程中所产生的氧化物，或直接将其清洗掉，避免在焊缝中形成夹杂，确保焊缝的力学性能。

清洗激光的具体输出参数可以设置为：在焊缝宽度为17mm时，清洗激光的重复频率为126kHz，清洗激光的清洗速度为44mm/s。

采用常规人工手动在每一道焊接前或者焊接后进行清除杂质的技术，会浪费很多时间，降低产能。如果在所有焊接完成后再进行最后的清洗，那么在焊接过程中所形成的氧化物就会夹杂在焊缝中，从而严重影响所焊接的中厚板的质量，对于后续的使用者(船体舰身或其他整机)来说都会存在严重的安全隐患，大大缩短其使用寿命。

因此，本发明在大量试验以及实际工作中所得出的在焊接时同步进行激光清洗的方式，完美得解决了以上问题。

一般情况下，以所焊出的焊缝的金属色作为评价标准。针对以不同的连续激光或连续激光和MIG复合焊的焊接功率焊接所产生的氧化物，要选择适当输出参数的清洗激光，使焊接和清洗相适配，一次性直接完成第一道焊缝的焊接，从而在有效确保焊接质量的前提下，大幅提升焊接效率。

如果第一道焊缝在焊接时显示出的颜色不是金属色，可以相应调整清洗激光的输出参数。

实施例二：

针对Y型坡口

该焊接方法包括：首先进行第一道焊接和清洗：开启连续激光，于所述Y型坡口内形成第一道焊缝，并在焊缝形成后同步开启清洗激光，以清洗所述第一道焊缝，使所述第一道焊缝露出金属色。

其次进行第二道焊接和清洗：进行连续激光和MIG复合焊，于所述第一道焊缝的表面形成第二道焊缝，并在焊缝形成后同步开启所述清洗激光，使所述第二道焊缝露出金属色。

最后，重复进行所述第二道焊接和清洗，直至堆满待焊接焊缝处所开的Y型开口。

根据焊缝不允许出现焊接缺陷的最大深宽比来设计钝边的尺寸。一般情况下，Y型坡口的两钝边之间的间隙小于所述激光聚焦光斑。

需要说明的是，本发明中用语“同步”强调的是动作的协调性，即在每一道焊缝形成的过程中，清洗激光在刚形成的焊缝上同步进行清洗，即在焊缝形成的过程中同步进行激光清洗。因此，在焊缝形成后同步开启清洗激光的意思为：在第一道焊缝或第二道焊缝的形成过程中同步开启清洗激光，来清洗刚刚形成的焊缝。而本发明针对该延后的时间也作出了具体的限定。

需要说明的是，本发明中用语“第一、第二”仅用于描述目的，不表示任何顺序，不能理解为指示或者暗示相对重要性，可将这些用语解释为名称。

本领域的技术人员应理解，上述描述所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，其中所述焊接方法包括以下步骤：

焊缝处理，于所述中厚板的待焊接焊缝处开V型坡口；

第一道焊接和清洗，进行连续激光和MIG复合焊，于所述V型坡口内形成第一道焊缝，并在焊缝形成后同步开启清洗激光，以清洗所述第一道焊缝，使所述第一道焊缝露出金属色；

重复进行所述第一道焊接和清洗，直至所述V型坡口被填满。

2.如权利要求1所述的可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，所述清洗激光的开启时间较所述焊缝形成的时间延后3s-8s。

3.如权利要求1或2所述的可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，所述清洗激光为纳秒级脉冲激光，所述清洗激光的输出光束为线性光束。

4.如权利要求3所述的可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，所述清洗激光的激光重复频率为120kHz-135kHz，清洗宽度为15mm-20mm。

5.如权利要求4所述的可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，所述清洗激光的清洗速度为40mm/s-50mm/s。

6.一种可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，其中所述焊接方法包括以下步骤：

焊缝处理，于所述中厚板的待焊接焊缝处开Y型坡口；

第一道焊接和清洗，开启连续激光，于所述Y型坡口内形成第一道焊缝，并在焊缝形成后同步开启清洗激光，以清洗所述第一道焊缝，使所述第一道焊缝露出金属色；

第二道焊接和清洗，进行连续激光和MIG复合焊，于所述第一道焊缝的表面形成第二道焊缝，并在焊缝形成后同步开启所述清洗激光，使所述第二道焊缝露出金属色；

重复进行所述第二道焊接和清洗，直至所述Y型坡口被填满。

7.如权利要求6所述的可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，所述Y型坡口的两钝边之间的间隙小于所述激光聚焦光斑。

8.如权利要求6所述的可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，所述清洗激光为纳秒级脉冲激光，且所述清洗激光的输出光束为线性光束。

9.如权利要求8所述的可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，所述清洗激光的激光重复频率为120kHz-135kHz，清洗宽度为15mm-20mm，清洗速度为40mm/s-50mm/s。

10.如权利要求6所述的可减少中厚板焊缝内部夹杂缺陷的焊接方法，其特征在于，在所述第一道焊接的步骤中，所述清洗激光的开启时间较所述焊缝的形成时间延后3s-8s；

在所述第二道焊接的步骤中，所述清洗激光的开启时间较所述焊缝的形成时间延后3s-8s。

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