CN113146043A - 同步送粉穿光焊接方法及系统 - Google Patents
同步送粉穿光焊接方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113146043A CN113146043A CN202110458952.8A CN202110458952A CN113146043A CN 113146043 A CN113146043 A CN 113146043A CN 202110458952 A CN202110458952 A CN 202110458952A CN 113146043 A CN113146043 A CN 113146043A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- powder feeding
- light spot
- shaped groove
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 188
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 158
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 230000035515 penetration Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 29
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 11
- 229910016384 Al4C3 Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 4
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 10
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000003031 feeding effect Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000009763 wire-cut EDM Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
- B23K33/004—Filling of continuous seams
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明公开一种同步送粉穿光焊接方法，其特征在于，将待焊板材间隔布置形成“I”形坡口；在向“I”形坡口内填入合金粉末的同时通过激光形成的光斑照射两侧述待焊板材以及已填入“I”形坡口内的合金粉末，以实现待焊板材与已填入“I”形坡口的合金粉末的同步熔化、共同凝固，形成原位合金化焊缝，通过原位合金化对接头显微组织进行调控，从而有效减少了脆性相Al4C3的体积分数，优化了焊接接头成形性，大幅提升了焊接头拉伸强度，提高了焊接效率及接头质量。本发明还提出一种同步送粉穿光焊接系统，结构简单合理，可通过原位合金化对接头显微组织进行调控，提高焊接效率及接头质量，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种可用于颗粒增强铝基复合材料焊接的同步送粉穿光焊接方法及系统。
背景技术
碳化硅颗粒增强铝基复合材料，因其优异的比强度、比模量、热稳定性，成为目前应用最广泛的金属基复合材料之一。作为结构承力件的低体积分数SiCp/Al(SiC颗粒增强铝基复合材料)复合材料在航天器机翼蒙皮、战斗机腹鳍、制动装置等大中小型构件上获得良好应用，相同结构性能下可减重40％，极大地节约了能耗、提高了运载能力。然而，由于SiCp/Al复合材料中SiC颗粒相与铝基体的物理性能存在极大差异，且SiC相与基体多为物理接触，界面稳定性较弱，焊接过程不可避免的会改变SiC组成、分布及其与基体的接触方式，影响材料原有的强化效果。因此，SiCp/Al复合材料的优异性能与可焊性差之间的矛盾，促使SiCp/Al复合材料焊接技术成为研究难题。
随着熔化焊技术，尤其是激光技术的发展，如激光送粉焊接等新型工艺的开发，为SiCp/Al复合材料大型结构的高质量焊接提供了可能。现有的颗粒增强铝基复合材料激光焊接方法包括激光自熔焊接、激光送粉沉积焊接和激光填丝焊接。但是，激光自熔焊由于没有焊丝的加入，因此其焊接厚度完全取决于激光器的功率，具有较大的限制，且不能有效调控焊缝成分，脆性相Al4C3体积分数过大，导致其材料适应性差，同近等强焊缝的航空航天构件性能要求仍有较大差距；激光送粉沉积焊接在U形或者V形坡口条件下，由于激光束与合金粉末的热传导作用，与母材侧壁距离很近，因此结合强度较低，导致焊缝强度较低；激光填丝焊接由于激光需要同时熔化焊丝和母材，因此其熔深很浅，在焊接厚板时往往需要较慢的速度和较多的层数，焊接效率低。激光焊接技术具有非接触、可焊接任意构件形式的特点，虽可增强SiCp/Al复合材料的焊接工艺适应性，合金化后新脆性相(如Al3Ti等)的生成，以及由于SiC分解导致局部无增强相“空白区”的形成，对形成的焊接头力学性能仍有极大损害。
并且，目前的激光送粉焊接方法均需要加工U形或者V形坡口，不仅仍然需要铣床或者电火花线切割技术进行坡口的加工，增大了焊接前工作量，而且由于U形或者V形坡口的间隙小，焊接用的粉末穿透力弱，使得焊接过程中，U形或者V形坡口内粉末填充不均匀，使得焊接头成形性差、强度低。此外，现有的激光送粉焊接方法本质上仍是基于激光热传导焊接方法或者类似于激光送粉沉积焊接方法，焊接效率低，焊接头质量难以控制，同近等强焊缝的航空航天构件性能要求仍有较大差距。因此，为了进一步推动SiCp/Al复合材料在大型结构中的应用，亟待开发SiCp/Al复合材料熔化焊新方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于颗粒增强铝基复合材料焊接的同步送粉穿光焊接方法及系统，以原位合金化的原理对接头显微组织进行调控，减少脆性相Al4C3的体积分数，优化焊接接头成形性，进而解决现有送粉焊接技术存在的粉末填充不均匀，导致焊接头成形性差、强度低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种同步送粉穿光焊接方法，包括：
将待焊板材间隔布置形成“I”形坡口；
在向所述“I”形坡口内填入合金粉末的同时通过激光形成的光斑照射两侧所述述待焊板材以及已填入所述“I”形坡口内的合金粉末，以实现所述待焊板材与已填入所述“I”形坡口的所述合金粉末的同步熔化、共同凝固，形成原位合金化焊缝。
可选的，所述光斑为圆形光斑，所述圆形光斑的圆心位于所述“I”形坡口的沿长度方向延伸的中轴线上，且所述“I”形坡口的宽度沿光斑横向直径占据所述圆形光斑的中间部分、两侧所述待焊板材分别沿所述光斑横向直径占据所述圆形光斑的两侧部分，所述光斑横向直径为所述圆形光斑的垂直于所述中轴线的直径。
可选的，所述“I”形坡口的宽度沿所述光斑直径占据所述光斑横向直径的30％～50％，两侧所述待焊板材分别占据所述光斑横向直径的25％～35％。
可选的，焊接过程中，用于发射合金粉末的送粉装置的移动路径、所述光斑的扫描轨迹以及所述中轴线重合。
可选的，所述激光为深熔激光。
可选的，所述圆形光斑的直径可调，调节范围为0.5mm～1.25mm。
同时本发明提出一种用于实施上述同步送粉穿光焊接方法的同步送粉穿光焊接系统，，包括移动设备和旁轴送粉辅助激光焊接系统，所述旁轴送粉辅助激光焊接系统包括激光焊接探头和旁轴送粉装置，所述激光焊接探头和所述旁轴送粉装置均安装于所述移动设备上，所述激光焊接探头和所述旁轴送粉装置均位于所述“I”形坡口的上方，所述移动设备用于带动所述激光焊接探头和所述旁轴送粉装置沿所述“I”形坡口的长度方向移动。所述激光焊接探头发出主光束并在所述“I”形坡口上形成圆形光斑，焊接过程中，所述旁轴送粉装置持续向所述“I”形坡口内填充合金粉末，且所述旁轴送粉装置排出的合金粉末始终落于所述圆形光斑内，以实现两侧所述待焊板材与填充于所述“I”形坡口内的所述合金粉末的同步熔化、共同凝固，以形成原位合金化焊缝。
可选的，所述移动设备为激光焊接机器人，所述激光焊接机器人能够调控所述激光焊接探头的扫描速度、倾斜角度以及形成的所述圆形光斑的直径，并调控所述旁轴送粉装置的移动速度、倾斜角度以及出粉量。
可选的，所述激光焊接探头和所述旁轴送粉装置沿所述光斑的扫描方向由后向前依次布置。
可选的，所述激光焊接探头沿焊接方向向后倾斜设置；所述旁轴送粉装置为旁轴送粉喷嘴，所述旁轴送粉喷嘴沿焊接方向向前倾斜设置。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提出的可用于颗粒增强铝基复合材料焊接的同步送粉穿光焊接方法，先使两待焊板材拼接直接形成超窄均匀间隙，即“I”形坡口，再向“I”形坡口内填入合金粉末的同时通过激光形成的光斑照射两侧述待焊板材以及已填入“I”形坡口内的合金粉末，以实现待焊板材与已填入“I”形坡口的合金粉末的同步熔化、共同凝固，形成原位合金化焊缝。通过原位合金化对接头显微组织进行调控，有效减少了脆性相Al4C3的体积分数，优化了焊接接头成形性，大幅提升了焊接头拉伸强度，提高了焊接效率及接头质量。
此外，本发明提出的另一同步送粉穿光焊接方法，可通过激光焊接探头发出主激光束并在“I”形坡口上形成圆形光斑，圆形光斑的圆心位于“I”形坡口的沿长度方向延伸的中轴线上，并通过使“I”形坡口在其宽度方向上占据光斑直径的30％～50％、两侧待焊板材分别占据剩余光斑直径的50％，实现了激光光斑直径大小与“I”形坡口宽度尺寸的耦合匹配。本发明无需开坡口，解决了现有技术中U形或V形坡口的加工问题，同时由于“I”形坡口为矩形坡口，上下宽度一致，能够使旁轴送粉装置排出的合金粉末自上而下喷入“I”形坡口内，既保证了激光焊接忌讳的漏光装配，又为合金粉末提供了均匀可控的飞行路径，实现了合金粉末对“I”形坡口缝隙的均匀填充，解决了现有激光送粉焊接粉末分布不均匀的问题；再由于旁轴送粉装置排出的合金粉末始终落于激光光斑内，可实现两侧待焊板材与填充于“I”形坡口内的合金粉末的同步熔化、共同凝固，以形成原位合金化焊缝，通过原位合金化对接头显微组织进行调控，从而有效减少了脆性相Al4C3的体积分数，优化了焊接接头成形性，大幅提升了焊接头拉伸强度，提高了焊接效率及接头质量。
本发明提出的可用于颗粒增强铝基复合材料焊接的同步送粉穿光焊接系统，结构简单合理，通过原位合金化对接头显微组织进行调控，从而有效减少了脆性相Al4C3的体积分数，优化了焊接接头成形性，大幅提升了焊接头拉伸强度，提高了焊接效率及接头质量，实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所公开的同步送粉穿光焊接系统的焊接原理示意图；
图2为本发明实施例所公开的“I”形坡口结构图；
图3为本发明实施例所公开的圆形光斑沿扫描轨迹的分布图；
其中，附图标记为：1、同步送粉穿光焊接系统；2、激光焊接探头；3、旁轴送粉装置；4、待焊板材；5、“I”形坡口；6、合金粉末；7、圆形光斑。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的之一是提供一种可用于颗粒增强铝基复合材料焊接的同步送粉穿光焊接方法，以原位合金化的原理对接头显微组织进行调控，减少脆性相Al4C3的体积分数，优化焊接接头成形性，进而解决现有送粉焊接技术存在的粉末填充不均匀，导致焊接头成形性差、强度低的问题。
本发明的另一目的还在于提供一种用于实施上述同步送粉穿光焊接方法的同步送粉穿光焊接系统。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-3所示，本实施例提供一种可用于颗粒增强铝基复合材料焊接的同步送粉穿光焊接方法，采用旁轴送粉辅助激光焊接系统进行焊接成形，其中旁轴送粉辅助激光焊接系统包括激光焊接探头2和旁轴送粉装置3；将待焊板材4间隔布置直接形成“I”形坡口5，激光焊接探头2发出主光束并在“I”形坡口5上形成圆形光斑7，圆形光斑7的圆心位于“I”形坡口5的沿长度方向延伸的中轴线上，并使“I”形坡口5在其宽度方向上占据光斑横向直径的30％～50％、两侧待焊板材4则分别占据光斑横向直径的25％～35％，上述光斑横向直径为圆形光斑7的垂直于中轴线的直径。焊接过程中，旁轴送粉装置3持续向“I”形坡口内填充合金粉末，且旁轴送粉装置3排出的合金粉末始终落于圆形光斑7内，以实现两侧待焊板材4与填充于“I”形坡口5内的合金粉末6的同步熔化、共同凝固，以形成原位合金化焊缝。上述同步送粉穿光焊接方法既解决了对接焊空间约束条件下送粉困难的问题，又解决了激光焊接焊接头强度低、气孔频发的问题，还避免了激光送粉焊接过程效率低、坡口机加工工作量大的问题，为颗粒增强铝基复合材料激光焊接提供了新的解决途径。
本实施例中，在一种情况下，可使“I”形坡口5在其宽度方向上占据光斑横向直径的30％、两侧待焊板材4则分别占据光斑横向直径的35％；在另一种情况下：可使“I”形坡口5在其宽度方向上占据光斑横向直径的50％、两侧待焊板材4则分别占据光斑横向直径的25％；还有一种情况下，可使“I”形坡口5在其宽度方向上占据光斑横向直径的40％、两侧待焊板材4则分别占据光斑横向直径的30％。
本实施例中，如图1和3所示，焊接过程中，旁轴送粉装置3的出粉路径、圆形光斑7的扫描轨迹以及上述的中轴线重合。
本实施例中，激光需要同时熔化合金粉末和母材(待焊板材4)，因此其本质上属于激光深熔焊接，在焊接厚板时不需要较慢的速度和较多的层数，焊接效率显著提升。其中，主光束采用激光深熔光束，以实现激光深熔填粉焊接。本实施例通过将穿光焊接概念应用于激光自熔焊接，耦合了光斑尺寸与坡口间隙，并与激光深熔填粉焊接技术复合，可有效解决现有方法焊接铝基复合材料成形差、气孔多及焊接头强度低的问题。与激光沉积增材焊接相比，由于深熔光束可用于熔化厚钝边，且本实施例不需要激光光束同时熔化焊丝和母材，所以在焊缝熔深、焊接厚度及焊接效率等方面均优于现有的激光送粉焊接方法。
本实施例中，如图1所示，旁轴送粉装置3优选采用旁轴送粉喷嘴，其为一种现有的粉末喷嘴，旁轴送粉喷嘴外接合金粉末源头，用于持续向“I”形坡口5内填充合金粉末6。
本实施例中，如图3所示，圆形光斑7的直径可调，调节范围为0.5mm～1.25mm，以适应不同间隙宽度的“I”形坡口5。同时通过调节圆形光斑7的直径，可以调整焊接缝的成形宽度。圆形光斑7直径的可调主要通过发射不同直径的激光束或调节激光头的倾斜角度实现。
本实施例中，如图1和3所示，激光焊接探头2和旁轴送粉装置3沿圆形光斑7的扫描方向依次布置，即激光焊接探头2设置在焊接方向的后方、旁轴送粉装置3设置在焊接方向的前方。
本实施例中，如图2所示，“I”形坡口5为矩形坡口，矩形坡口为矩形直口，它由上至下的宽度一致，它由两块待焊板材4直接拼接而成，无需再进行坡口的加工，省时省力。上述的中轴线为上述矩形坡口的沿长度方向的对称轴线。
同时，本发明提出一种用于实施上述同步送粉穿光焊接方法的同步送粉穿光焊接系统1，主要包括移动设备(图中未示出)和旁轴送粉辅助激光焊接系统，激光焊接探头2和旁轴送粉装置3均安装于移动设备上，待焊板材4间隔布置，二者之间形成“I”形坡口5，激光焊接探头2和旁轴送粉装置3均位于“I”形坡口5的上方，移动设备用于带动激光焊接探头2和旁轴送粉装置3沿“I”形坡口5的长度方向同步移动，且激光焊接探头2设置在焊接方向的后方、旁轴送粉装置3设置在焊接方向的前方。一种情况下，旁轴送粉装置3与法线(该法线垂直于待焊板材)之间优选呈45°夹角倾斜设置，可获得最佳均匀送粉效果；激光焊接探头2则与法线(该法线垂直于待焊板材)之间优选呈10°夹角倾斜设置。
本实施例中，上述移动设备优选为激光焊接机器人，激光焊接机器人为一种现有的激光焊接智能设备，自备控制系统。能够调控激光焊接探头的扫描速度、倾斜角度以及形成的圆形光斑7的直径，还可以调控旁轴送粉装置3的移动速度、倾斜角度以及出粉量。旁轴送粉装置3的送粉量范围可为0.1r/min-1.2r/min；其中送粉量大小可根据激光焊接速度调整，以在焊缝中获得不同体积分数的合金粉末。本实施例中，优选激光焊接速度(也对应送粉喷嘴移动速度)的范围为20mm/s-80mm/s。
本实施例中，旁轴送粉装置3优选为旁轴送粉喷嘴，为一种现有的用于填粉焊接用合金粉末喷嘴结构。
由此可见，本实施例提出的可用于颗粒增强铝基复合材料焊接的同步送粉穿光焊接方法，先使两待焊板材拼接直接形成超窄均匀间隙，即“I”形坡口，再由激光焊接探头发出主光束并在“I”形坡口上形成圆形光斑，圆形光斑的圆心位于“I”形坡口的沿长度方向延伸的中轴线上，并通过使“I”形坡口在其宽度方向上占据光斑直径的30％～50％、两侧待焊板材分别占据剩余光斑直径的50％，实现了激光光斑直径大小与“I”形坡口宽度尺寸的耦合匹配。本发明无需开坡口，解决了现有技术中U形或V形坡口的加工问题，同时由于“I”形坡口为矩形坡口，上下宽度一致，能够使旁轴送粉装置排出的合金粉末自上而下喷入“I”形坡口内，既保证了激光焊接忌讳的漏光装配，又为合金粉末提供了均匀可控的飞行路径，实现了合金粉末对“I”形坡口缝隙的均匀填充，解决了现有激光送粉焊接粉末分布不均匀的问题；再由于旁轴送粉装置排出的合金粉末始终落于激光光斑内，可实现两侧待焊板材与填充于“I”形坡口内的合金粉末的同步熔化、共同凝固，以形成原位合金化焊缝，通过原位合金化对接头显微组织进行调控，从而有效减少了脆性相Al4C3的体积分数，优化了焊接接头成形性，大幅提升了焊接头拉伸强度，提高了焊接效率及接头质量。
本实施例提出的可用于颗粒增强铝基复合材料焊接的同步送粉穿光焊接系统，结构简单合理，通过原位合金化对接头显微组织进行调控，从而有效减少了脆性相Al4C3的体积分数，优化了焊接接头成形性，大幅提升了焊接头拉伸强度，提高了焊接效率及接头质量，实用性强。
此外，本实施例还可通过精准调控合金粉末的组分、输入位置及初速度，实现对熔池微观组织的精确调控，进而获得少或无脆性相且增强相颗粒分布均匀的熔化焊接头，从根本上提升接头性能。其中合金粉末组分的选择、合金粉末输入焊缝的位置及激光焊接初速度(也对应送粉喷嘴移动初速度)均可在现有的数据支持范围进行调整，在此不再赘述。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种同步送粉穿光焊接方法，其特征在于，包括：
将待焊板材间隔布置形成“I”形坡口；
在向所述“I”形坡口内填入合金粉末的同时通过激光形成的光斑照射两侧所述述待焊板材以及已填入所述“I”形坡口内的合金粉末，以实现所述待焊板材与已填入所述“I”形坡口的所述合金粉末的同步熔化、共同凝固，形成原位合金化焊缝。
2.根据权利要求1所述的同步送粉穿光焊接方法，其特征在于，所述光斑为圆形光斑，所述圆形光斑的圆心位于所述“I”形坡口的沿长度方向延伸的中轴线上，且所述“I”形坡口的宽度沿光斑横向直径占据所述圆形光斑的中间部分、两侧所述待焊板材分别沿所述光斑横向直径占据所述圆形光斑的两侧部分，所述光斑横向直径为所述圆形光斑的垂直于所述中轴线的直径。
3.根据权利要求2所述的同步送粉穿光焊接方法，其特征在于，所述“I”形坡口的宽度沿所述光斑直径占据所述光斑横向直径的30％～50％，两侧所述待焊板材分别占据所述光斑横向直径的25％～35％。
4.根据权利要求2所述的同步送粉穿光焊接方法，其特征在于，焊接过程中，用于发射合金粉末的送粉装置的移动路径、所述光斑的扫描轨迹以及所述中轴线重合。
5.根据权利要求1所述的同步送粉穿光焊接方法，其特征在于，所述激光为深熔激光。
6.根据权利要求2所述的同步送粉穿光焊接方法，其特征在于，所述圆形光斑的直径可调，调节范围为0.5mm～1.25mm。
7.一种用于实施权利要求1-6任意一项所述同步送粉穿光焊接方法的同步送粉穿光焊接系统，其特征在于，包括移动设备和旁轴送粉辅助激光焊接系统，所述旁轴送粉辅助激光焊接系统包括激光焊接探头和旁轴送粉装置，所述激光焊接探头和所述旁轴送粉装置均安装于所述移动设备上，所述激光焊接探头和所述旁轴送粉装置均位于所述“I”形坡口的上方，所述移动设备用于带动所述激光焊接探头和所述旁轴送粉装置沿所述“I”形坡口的长度方向移动。
8.根据权利要求7所述的同步送粉穿光焊接系统，其特征在于，所述移动设备为激光焊接机器人，所述激光焊接机器人能够调控所述激光焊接探头的扫描速度、倾斜角度以及形成的所述圆形光斑的直径，并调控所述旁轴送粉装置的移动速度、倾斜角度以及出粉量。
9.根据权利要求7所述的同步送粉穿光焊接系统，其特征在于，所述激光焊接探头和所述旁轴送粉装置沿所述光斑的扫描方向依次布置。
10.根据权利要求9所述的同步送粉穿光焊接系统，其特征在于，所述激光焊接探头沿焊接方向向后倾斜设置；所述旁轴送粉装置为旁轴送粉喷嘴，所述旁轴送粉喷嘴沿焊接方向向前倾斜设置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110458952.8A CN113146043A (zh) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | 同步送粉穿光焊接方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110458952.8A CN113146043A (zh) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | 同步送粉穿光焊接方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113146043A true CN113146043A (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=76871317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110458952.8A Pending CN113146043A (zh) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | 同步送粉穿光焊接方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113146043A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115519226A (zh) * | 2022-11-28 | 2022-12-27 | 中国航空制造技术研究院 | 一种提高电子束熔丝成形制件精度的成形装置及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101954542A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-01-26 | 哈尔滨工业大学 | 颗粒增强金属基复合材料激光填丝-熔注焊接方法 |
| CN102886612A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-01-23 | 电子科技大学 | 一种激光-等离子弧双面复合焊接方法 |
| CN105414761A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种颗粒增强金属基复合材料激光填粉焊接方法 |
| CN110977168A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 长春理工大学 | 一种SiCp/Al复合材料的连接方法 |
| CN112222554A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种SiC颗粒增强铝基复合材料的双光束激光填丝焊接方法 |
| CN112222624A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种SiC颗粒增强铝基复合材料的激光电弧复合焊接方法 |
-
2021
- 2021-04-27 CN CN202110458952.8A patent/CN113146043A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101954542A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-01-26 | 哈尔滨工业大学 | 颗粒增强金属基复合材料激光填丝-熔注焊接方法 |
| CN102886612A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-01-23 | 电子科技大学 | 一种激光-等离子弧双面复合焊接方法 |
| CN105414761A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种颗粒增强金属基复合材料激光填粉焊接方法 |
| CN110977168A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 长春理工大学 | 一种SiCp/Al复合材料的连接方法 |
| CN112222554A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种SiC颗粒增强铝基复合材料的双光束激光填丝焊接方法 |
| CN112222624A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种SiC颗粒增强铝基复合材料的激光电弧复合焊接方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115519226A (zh) * | 2022-11-28 | 2022-12-27 | 中国航空制造技术研究院 | 一种提高电子束熔丝成形制件精度的成形装置及方法 |
| CN115519226B (zh) * | 2022-11-28 | 2023-02-28 | 中国航空制造技术研究院 | 一种提高电子束熔丝成形制件精度的成形装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111716003B (zh) | 铝合金脉冲激光-tig电弧复合增材制造装置及方法 | |
| EP1534460B2 (en) | Laser welding with beam oscillation | |
| JP2021521009A (ja) | 複合溶接連続溶接方法及び装置、溶接製品、車体 | |
| US7154065B2 (en) | Laser-hybrid welding with beam oscillation | |
| US4866242A (en) | Laser beam welding | |
| CN101559510B (zh) | 双面多电极的穿透电弧焊接方法 | |
| CN108453388B (zh) | 一种t型结构件双激光诱导电弧穿透焊接方法及焊接装置 | |
| CN111515540B (zh) | 一种薄板t型接头双侧激光熔丝焊接装置及焊接方法 | |
| CN109604831A (zh) | 用于改善钛及钛合金薄板激光焊咬边的激光tig复合焊焊接工艺 | |
| CN110369829B (zh) | 一种气电立焊装置及焊接方法 | |
| JP5318543B2 (ja) | レーザ・アーク複合溶接法 | |
| CN115229194B (zh) | 高速激光熔覆增材CuNi合金实现钛钢中厚板连接方法 | |
| CN113146043A (zh) | 同步送粉穿光焊接方法及系统 | |
| Chen et al. | Achieving high strength joint of pure copper via laser-cold metal transfer arc hybrid welding | |
| CN117564471A (zh) | 一种镁合金结构件激光诱导tig电弧的增材制造方法及系统 | |
| CN117399798A (zh) | 一种异种材料中厚板多模式激光电弧复合焊接方法 | |
| CN114799587B (zh) | 一种针对碳化硅增强铝基复合材料的复合焊接方法及装置 | |
| CN109352177B (zh) | 一种激光焊接t型接头角变形控制方法及系统 | |
| Yang et al. | Single-pass hybrid laser-MIG welding of 8-mm-thick pure copper (T2) without preheating: weld geometry and integrity | |
| CN113427132B (zh) | 铝合金与不锈钢的激光-双tig电弧复合自熔钎焊方法 | |
| US20200086433A1 (en) | Method to Make Arc Welds with Mechanical Stirring by Solid Object in Molten Filler Metal | |
| US7371994B2 (en) | Buried arc welding of integrally backed square butt joints | |
| CN114799526A (zh) | 超高强钢厚板的窄间隙激光摆动-填丝复合焊接方法 | |
| Kawali et al. | Laser welding of alumina reinforced 6061 aluminum alloy composite | |
| CN115070213A (zh) | 激光-电弧复合焊接方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210723 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |