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一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法

阅读:978发布:2020-06-08

专利汇可以提供一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提出的是一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合 焊接 的方法。包括如下步骤:将焊接的 工件 制作成双面对称 窄间隙焊接 坡口;试件装配;焊前清除坡口及其周围的 氧 化皮、油污、锈、 水 份及其它污物;利用2套扫描振镜激光-MAG复合 焊枪 在坡口两侧进行打底和填充焊接。本发明通过双面扫描振镜-MAG复合打底焊接增大熔深实现根部全熔透,通过双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接提高焊接效率,同时有效调控构件焊后残余应 力 ,控制焊接 变形 ,从而解决厚板构件焊接时根部熔透不足、 侧壁 熔合不良、 焊缝 脊状变形大和焊接效率低的问题。适宜作为双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法应用。,下面是一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法专利的具体信息内容。

1.一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法,其特征是:包括以下步骤:
(1)将待焊接工件Ⅰ(1)、待焊接工件Ⅱ(2)机械加工制成凸台组成双U型窄间隙焊接坡口;
(2)将待焊接工件Ⅰ和待焊接工件Ⅱ进行装配;
(3)焊接前清除坡口及其周围的化皮、油污、锈、份及其它污物;
(4)利用前扫描振镜激光-MAG复合焊枪(7)和后扫描振镜激光-MAG复合焊枪(8)在焊接坡口两侧采用φ1.0~φ1.6mm焊丝进行打底焊接,前扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪(3)起弧,间隔6~20s后扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪起弧;激光功率6~10kW,光斑直径φ0.1~φ1.0mm,激光束(6)摆动经过平像场镜(5)使激光束作用到工件上形成激光焦点(4),光斑摆动范围0~3mm,振镜摆动频率50~200Hz,光丝距离0~3mm,电弧电流180~240A,电弧电压20~26V,焊接速度100~200mm/min,80%二氧化与20%氩气混合气体流量为15~25L/min;
(5)利用前扫描振镜激光-MAG复合焊枪(7)和后扫描振镜激光-MAG复合焊枪(8)在坡口两侧采用φ1.0mm~φ1.6mm焊丝进行填充焊接,焊接时前扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪(3)起弧,间隔15~25s后扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪起弧;激光功率6~
10kW,光斑直径φ0.1~φ1.0mm,激光束(6)摆动经过平像场镜(5)使激光束作用到工件上形成激光焦点(4),光斑摆动范围0~15mm,振镜摆动频率50~200Hz,光丝距离0~3mm,电弧电流200~400A,电弧电压20~30V,焊接速度200mm/min~2000mm/min,80%二氧化碳与20%氩气混合气体流量为15~25L/min。

说明书全文

一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及激光焊接技术领域,特别涉及一种扫描振镜激光-MAG复合焊接。

背景技术

[0002] 目前,核电、海洋工程领域厚板采用传统的电弧焊接是先将一面焊缝焊好后,用弧气刨在另一面清根再焊接另一面焊缝的方法,缺点是坡口度大、填充金属量大、焊接效率低,焊接变形大,焊接质量差。采用传统激光焊接光斑直径小,对装配间隙要求高,工件加工精度要求高,根部熔透困难。采用传统的激光-MAG电弧复合焊接装置在焊接厚板过程中,激光束在待焊工件上呈直线移动,焊道侧壁和层间易产生未熔合、气孔、夹渣缺陷。采用扫描振镜激光焊接利用高频摆动增大熔池面积、改善侧壁熔合、搅拌熔池减少缺陷、提高激光焊接适应性,可以解决厚壁构件焊接熔透不足、侧壁熔合及层间熔合不良问题,但是厚板单面焊接变形大,焊接效率低。
[0003] 为了克服现有技术中焊接效率低、焊接变形大、焊接质量差、装配精度要求高、根部熔透不足、侧壁和层间易产生未熔合、气孔、夹渣的缺陷,急需一种新型的焊接方法。

发明内容

[0004] 为了能够解决焊接中根部熔透不足、侧壁和层间易产生未熔合、气孔、夹渣的缺陷,本发明提出了一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法。该方法通过采用双面扫描振镜激光-MAG复合填充焊接,利用扫描振镜激光的高频摆动增大熔池面积,改善侧壁熔合,搅拌熔池减少缺陷,提高激光焊接适应性,解决激光焊接的技术问题。
[0005] 本发明解决技术问题所采用的方案是:一种板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法,包括以下步骤:
(1)将待焊接工件Ⅰ、待焊接工件Ⅱ机械加工制成凸台组成双U型窄间隙焊接坡口;
(2)将待焊接工件Ⅰ和待焊接工件Ⅱ进行装配;
(3)焊接前清除坡口及其周围的化皮、油污、锈、份及其它污物;
(4)利用前扫描振镜激光-MAG复合焊枪和后扫描振镜激光-MAG复合焊枪在焊接坡口两侧采用φ1.0~φ1.6mm焊丝进行打底焊接,前扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪起弧,间隔6~20s后扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪起弧;激光功率6~10kW,光斑直径φ
0.1~φ1.0mm,激光束摆动经过平像场镜使激光束作用到工件上形成激光焦点,光斑摆动范围0~3mm,振镜摆动频率50~200Hz,光丝距离0~3mm,电弧电流180~240A,电弧电压20~26V,焊接速度100~200mm/min,80%二氧化碳与20%氩气混合气体流量为15~25L/min;
(5)利用前扫描振镜激光-MAG复合焊枪和后扫描振镜激光-MAG复合焊枪在坡口两侧采用φ1.0mm~φ1.6mm焊丝进行填充焊接,焊接时前扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪起弧,间隔15~25s后扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪起弧;激光功率6~10kW,光斑直径φ0.1~φ1.0mm,激光束摆动经过平像场镜使激光束作用到工件上形成激光焦点,光斑摆动范围0~15mm,振镜摆动频率50~200Hz,光丝距离0~3mm,电弧电流200~400A,电弧电压20~30V,焊接速度200mm/min~2000mm/min,80%二氧化碳与20%氩气混合气体流量为
15~25L/min。
[0006] 积极效果,由于本发明通过双面扫描振镜-MAG复合打底焊接增大熔深实现根部全熔透,通过双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接提高焊接效率,同时有效调控构件焊后残余应,控制焊接变形,从而解决厚板构件焊接时根部熔透不足、侧壁熔合不良、焊缝脊状变形大和焊接效率低的问题。适宜作为板材双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合焊接的方法应用。附图说明
[0007] 图1为板材待焊接工件的焊接坡口形式;图2为扫描振镜激光-MAG复合焊枪示意图;
图3为前、后复合焊枪位置示意图。
[0008] 图中,X为振镜沿X轴调节激光束,Y为振镜沿Y轴调节激光束,Z为振镜沿Z轴调节激光束,1、待焊接工件Ⅰ,2.待焊接工件Ⅱ,3.MAG焊枪,4.激光焦点,5.平像场镜,6.激光束,7.前扫描振镜激光-MAG复合焊枪,8.后扫描振镜激光-MAG复合焊枪。

具体实施方式

[0009] 下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施案例。
[0010] 实施例1以长度1m、板厚为80mm的SA838 GrB对接横焊焊接工艺为例,具体说明焊接实施步骤和过程。
[0011] (1)将待焊接工件Ⅰ1、待焊接工件Ⅱ2机械加工制成凸台组成双U型窄间隙焊接坡口;(2)将待焊接工件Ⅰ和待焊接工件Ⅱ进行装配;
(3)焊接前清除坡口及其周围的氧化皮、油污、锈、水份及其它污物;
(4)利用前扫描振镜激光-MAG复合焊枪7和后扫描振镜激光-MAG复合焊枪8在焊接坡口两侧采用φ1.2mm焊丝进行打底焊接,前扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪3起弧,间隔
8s后扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪起弧;激光功率6kW,光斑直径φ0.6mm,通过调节X实现激光束6在X轴调节;通过调节Y实现激光束在Y轴调节;通过调节Z实现激光束在Z轴调节,实现激光束摆动,经过平像场镜5使激光束作用到工件上形成激光焦点4,光斑摆动范围2mm,振镜摆动频率60Hz,光丝距离2mm,电弧电流200A,电弧电压26V,焊接速度200mm/min,80%二氧化碳与20%氩气混合气体流量为20L/min。
[0012] (5)利用前扫描振镜激光-MAG复合焊枪7和后扫描振镜激光-MAG复合焊枪8在坡口两侧采用φ1.2mm焊丝进行填充焊接,焊接时前扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪3起弧,间隔20s后扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪3起弧;激光功率6kW,光斑直径φ0.6mm,通过调节X实现激光束6在X轴调节;通过调节Y实现激光束在Y轴调节;通过调节Z实现激光束在Z轴调节,实现激光束摆动,经过平像场镜5使激光束作用到工件上形成激光焦点4,光斑摆动范围3~15mm,振镜摆动频率100Hz,光丝距离2mm,电弧电流300A,电弧电压26~30V,焊接速度500mm/min~1500mm/min,80%二氧化碳与20%氩气混合气体流量为25L/min。
[0013] 实施例2以长度1m、板厚为114mm的A514 GrQ钢对接横焊焊接工艺为例,具体说明焊接实施步骤和过程。
[0014] (1)将待焊接工件Ⅰ1、待焊接工件Ⅱ2机械加工制成凸台组成双U型窄间隙焊接坡口;(2)将待焊接工件Ⅰ和待焊接工件Ⅱ进行装配;
(3)焊接前清除坡口及其周围的氧化皮、油污、锈、水份及其它污物;
(4)利用前扫描振镜激光-MAG复合焊枪7和后扫描振镜激光-MAG复合焊枪8在坡口两侧采用φ1.2mm焊丝进行打底焊接,焊接时前扫描振镜激光-MAG复合焊枪7的MAG焊枪3起弧,间隔18s后扫描振镜激光-MAG复合焊枪8的MAG焊枪3起弧;激光功率8kW,光斑直径φ0.6mm,通过调节X实现激光束6在X轴调节;通过调节Y实现激光束在Y轴调节;通过调节Z实现激光束在Z轴调节,实现激光束摆动,经过平面场镜5使激光束作用到工件上形成激光焦点4,光斑摆动范围3mm,振镜摆动频率160Hz,光丝距离3mm,电弧电流240A,电弧电压26V,焊接速度
100mm/min,80%二氧化碳与20%氩气混合气体流量为25L/min。
[0015] (5)利用前扫描振镜激光-MAG复合焊枪7和后扫描振镜激光-MAG复合焊枪8在坡口两侧采用φ1.2mm焊丝进行填充焊接,焊接时前扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪3起弧,间隔20s后扫描振镜激光-MAG复合焊枪的MAG焊枪起弧;激光功率4kW,光斑直径φ0.6mm,通过调节X实现激光束在X轴调节;通过调节Y实现激光束在Y轴调节;通过调节Z实现激光束在Z轴调节,实现激光束摆动,经过平面场镜5使激光束作用到工件上形成激光焦点
4,光斑摆动范围3~15mm,振镜摆动频率100Hz,光丝距离2mm,电弧电流360~400A,电弧电压24~30V,焊接速度1000mm/min~1500mm/min,80%二氧化碳与20%氩气混合气体流量为
25L/min。
[0016] 本发明的特点:1、采用双面扫描振镜激光-MAG复合打底焊接,能够一次熔透0~20mm,取消气刨清根工序,提高了焊接效率,减少了填充金属量,相比电弧焊接,能够减小热输入及热影响区。
[0017] 2、采用扫描振镜激光-MAG复合打底焊接,利用扫描振镜激光的高频摆动增大熔池面积,扩大工件装配间隙窗口范围,降低工件加工精度,提高激光焊接适应性。
[0018] 3、采用双面扫描振镜激光-MAG复合填充焊接,利用扫描振镜激光的高频摆动增大熔池面积,改善侧壁熔合,搅拌熔池减少缺陷,提高激光焊接适应性,同时也可提高激光能量利用率。
[0019] 4、采用双面窄间隙扫描振镜激光-MAG复合填充焊接,减少了填充金属量,降低了热输入,有效调控了焊接应力,控制了焊接变形,节省了焊接材料,提高了焊接效率。
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