一種T型接頭雙側(cè)激光-InFocus電弧復(fù)合焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種T型接頭雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法，屬于材料加工工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]T型結(jié)構(gòu)在船舶、航天航空和車輛等工業(yè)應(yīng)用廣泛，隨著船舶、航天航空和車輛向大噸位和大運(yùn)載能力的發(fā)展，對(duì)厚板T型結(jié)構(gòu)的需求越來(lái)越多，因此，提高厚板T型接頭的焊接效率和焊接質(zhì)量具有十分重要的意義。目前對(duì)于T型接頭，廣泛采用的焊接工藝都是先將一面焊縫焊好后，用碳弧氣刨在其另一面作清根工作或刨出坡口，再焊接另外一面焊縫的方法。其缺點(diǎn)是焊接效率低、焊接周期長(zhǎng)，焊接變形大，單側(cè)依次順序雙面焊焊接第一道焊縫后，立板容易彎曲及向焊縫傾斜；此外第一道焊縫的微小缺陷將導(dǎo)致第二道焊縫出現(xiàn)焊接過(guò)程不穩(wěn)定，出現(xiàn)氣孔和裂紋；τ型接頭在焊接區(qū)域的傳導(dǎo)方式是三維的，與平面相比，冷卻速度更快且存在差異，裂紋傾向性更大，因此傳統(tǒng)的T型接頭焊接質(zhì)量也受到很大影響，滿足不了重要結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量要求。
[0003]美國(guó)的EWI等研宄機(jī)構(gòu)利用兩臺(tái)激光器提供雙光束，雖然解決了焊接熱源不對(duì)稱問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了 T型接頭的激光同步焊接，并成功用于飛機(jī)帶筋壁板的焊接，但設(shè)備復(fù)雜，成本極高限制了其應(yīng)用，而且激光形成的熔池較小，熔覆金屬粉量較少，焊接效率低。將一臺(tái)高功率激光器分成兩束形成的雙光束，可以克服一些困難，但受分光鏡及空間限制，調(diào)焦裝配困難，對(duì)位置精度要求高，所需激光器總功率在4000W(CO2Laser)以上，成本也難以控制。
[0004]專利201110006606米用雙面激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)，開(kāi)發(fā)一種兩束激光和兩電弧焊槍分別在接頭兩側(cè)形成激光-電弧復(fù)合并同步進(jìn)行焊接的方法，這種方法雖然簡(jiǎn)化了焊接工序，也有良好的焊接效果，但是由于電弧焊熔深較小，焊縫熔深主要由激光產(chǎn)生，因此激光功率的大小顯著影響了能焊透板的厚度，在焊接中厚板時(shí)，采用兩側(cè)同步InFocus焊接方法難以一次焊透，而采用激光同步焊接或激光-電弧復(fù)合并同步進(jìn)行焊接需要的激光器功率較大，為了進(jìn)一步降低焊接成本，本發(fā)明提出一種T型接頭雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在針對(duì)中厚板T型接頭激光-電弧復(fù)合同步焊接中，電弧熔深小，激光功率要求大，成本高等問(wèn)題存在的問(wèn)題，提出一種T型接頭雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法。
[0006]本發(fā)明的一種T型接頭雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0007]步驟一:將工件的待焊接部位加工成坡口或不進(jìn)行處理，焊接前，對(duì)雙面對(duì)稱焊接坡口及其兩側(cè)表面30mm范圍內(nèi)表面進(jìn)行打磨，然后用丙酮清洗坡口及坡口兩側(cè)表面；
[0008]步驟二:將工件固定在夾具上待焊；
[0009]步驟三:保持激光束和電弧與T型接頭面板縱向面之間的夾角均為α，α為10°?45°，激光束與電弧之間的夾角β為30°?45°，調(diào)整陰極端點(diǎn)與激光焦平面的距離至2?3_，兩熱源作用點(diǎn)相距I?2_ ；
[0010]步驟四:設(shè)定工藝參數(shù)，兩側(cè)激光功率均為1000W?3000W;兩側(cè)電弧電流均為200Α?900Α ；電弧焊槍氣體流量為15L/min?30L/min，焊接速度為1.0m/min?5.0m/min ；
[0011]步驟五:打開(kāi)激光焊機(jī)和電弧電源，啟動(dòng)雙面激光-電弧復(fù)合焊接的控制系統(tǒng)，實(shí)施焊接。
[0012]InFocus技術(shù)是一種利用特殊材料設(shè)計(jì)制成的陰極，并且對(duì)陰極充分冷卻，使電弧高度聚集于電極尖端，極大的提高了能量密度，電弧穩(wěn)定性和電弧壓力。InFocus技術(shù)具有傳統(tǒng)的TIG焊的優(yōu)點(diǎn)，尤其在于:(1)低投入，相比等離子弧焊、激光焊接，其設(shè)備成本大幅降低；(2)對(duì)裝配要求低；(3)應(yīng)用廣泛，可適用于各種材料焊接，焊接參數(shù)可識(shí)別性好；(3)焊接煙塵小，飛濺??；(4)保護(hù)需求與TIG —致；(5)加工穩(wěn)定性和可重復(fù)性好；
[0013]InFocus電弧受到機(jī)械壓縮并優(yōu)化了陰極冷卻設(shè)計(jì)，這種新的InFocus技術(shù)解決了之前傳統(tǒng)TIG電弧加工中的一些局限。使其具有一下優(yōu)點(diǎn):(1)電弧能量高度集中，能量利用率提高，電流峰值高達(dá)1000A，焊接效果類似激光匙孔焊接，焊接熔深顯著增加，深寬比加大顯著提高了生產(chǎn)效率；(2)電弧等離子體體積減小，氣體保護(hù)效果更好；(3)無(wú)磁偏吹(4) InFocus焊槍設(shè)計(jì)科學(xué)，經(jīng)久耐用，耗材更換簡(jiǎn)單，且更易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
[0014]基于此，本發(fā)明提出一種T型接頭雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法。
[0015]本發(fā)明包含以下有益效果:
[0016]T型接頭雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0017](I) InFocus電弧電流峰值可以高達(dá)1000A，相對(duì)于傳統(tǒng)的TIG電弧400A的峰值，電流作用力和能量密度較大，可實(shí)現(xiàn)匙孔焊接，熔深大，焊接速度快，極大的提高了焊接效率，在焊接中厚板時(shí)，可通過(guò)增大焊接電流，降低激光功率，使焊接成本降低；
[0018](2)由于對(duì)陰極的強(qiáng)烈冷卻，InFocus電弧受到外部約束大大降低等離子體體積，在焊接過(guò)程中，等離子體受到保護(hù)氣的效果更好，電弧壓力大大提高，無(wú)磁偏吹產(chǎn)生，提高焊接質(zhì)量；
[0019](3) InFocus焊槍設(shè)計(jì)小巧，激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接頭端部體積尺寸可進(jìn)一步縮小，減少了定位變量，可以提尚定位精確度和穩(wěn)定性，保證焊接精度和穩(wěn)定性，提尚焊縫質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法示意圖；
[0021]圖2為雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法焊接效果圖；
[0022]圖3為雙側(cè)激光-TIG電弧復(fù)合焊接方法焊接效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式的一種T型接頭雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法，它是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0024]步驟一:將工件的待焊接部位加工成坡口或不進(jìn)行處理，焊接前，對(duì)雙面對(duì)稱焊接坡口及其兩側(cè)表面30mm范圍內(nèi)表面進(jìn)行打磨，然后用丙酮清洗坡口及坡口兩側(cè)表面；
[0025]步驟二:將工件固定在夾具上待焊；
[0026]步驟三:保持激光束和電弧與T型接頭面板縱向面之間的夾角均為α，α為10°?45°，激光束與電弧之間的夾角β為30°?45°，調(diào)整陰極端點(diǎn)與激光焦平面的距離至2?3_，兩熱源作用點(diǎn)相距I?2_ ；
[0027]步驟四:設(shè)定工藝參數(shù)，兩側(cè)激光功率均為1000W?3000W ;兩側(cè)電弧電流均為200Α?900Α ；電弧焊槍氣體流量為15L/min?30L/min，焊接速度為1.0m/min?5.0m/min ；
[0028]步驟五:打開(kāi)激光焊機(jī)和電弧電源，啟動(dòng)雙面激光-電弧復(fù)合焊接的控制系統(tǒng)，實(shí)施焊接。
[0029]本實(shí)施方式的雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接，InFocus焊槍采用Kjellberg公司生產(chǎn)的InFocus 100A型號(hào)的焊機(jī)，在焊接時(shí)可根據(jù)板的厚度調(diào)節(jié)焊接電流的大小。
[0030]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:激光束垂直于T型接頭面板橫向面法向，焊接是沿著T型接頭面板橫向面法向進(jìn)行的。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:T型接頭雙側(cè)激光-1nFocus電弧復(fù)合焊接方法是指在T型接頭的兩側(cè)用兩束激光和兩InFocus焊槍分別在接頭兩側(cè)形成激光-1nFocus復(fù)合并同步進(jìn)行焊接的方法。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:針對(duì)T型接頭立板厚度大于15mm，面板厚度大于20mm的T型接頭，先進(jìn)行打底焊，再進(jìn)行一次或者多次填充焊接。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:在打底焊和填充焊接過(guò)程中，InFocus焊槍與T型接頭面板縱向面之間的夾角α介于30?45°，與T型底板的夾角β為30°。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體