[发明专利]一种薄板端接接头同步碾压的激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄板端接接头激光与碾压同步的焊接方法，属于材料加工工程领域。

背景技术

目前工业中经常使用的薄板连接形式多为搭接或者对接，主要于汽车板材、电机轴与 屏蔽套、水箱等构件。通常材料为奥氏体和马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢、高镍合金和 钛等。但是，搭接或者对接接头焊接过程中，由于薄板容易失稳变形使得搭接效果较差， 对接时可能产生的气孔及裂纹也会降低其力学性能。因此，对于密封容器的连接过程中， 一般除了采用搭接或对接之外，还可能采用另外一种接头形式——端接接头。

根据相关文献，最常使用的方法是TIG焊和微束等离子弧焊，焊接时易产生电弧挺 度小、出现双弧等不稳定现象，存在冷却收缩应力大，热输入量大，焊接速度低，焊接应 力和变形大，容易产生热裂纹等缺点。

目前，采用传统方法进行薄板焊接存在以下一些问题：

(1)对于薄板端接接头焊接，尤其是厚度小于1.0mm以下的端接接头，采用弧焊焊 接过程中焊缝金属容易下趟，导致焊缝成形差，甚至无法连接；

(2)传统弧焊焊接熔深浅，抗剪强度低；

(3)焊接热输入大，工件变形较大，且焊接过程不稳定，容易产生缺陷，对力学性能 及密封性有显著影响；

(4)焊接速度小，效率低，不适应大批量生产；

(5)难以实现焊接过程的自动化控制，自动化程度低。

随着科学技术的发展，对接头力学性能及密封性要求也日益提高，因而其制造方法的 改进和完善有相当重大的意义。激光作为“二十一世纪最有发展潜力的焊接技术”之一， 由于其具有能量密度高，焊缝质量好，深宽比大，热影响区小，焊接变形小，而且焊接速 度快以及易于实现自动化等优点，已经在工业生产中得到广泛的应用。

但激光焊接对结构件装配精度要求很高，对于薄板端接接头，如何保障激光焊接过程 中板的紧密贴合和焊接过程的稳定性是这一连接工艺的关键技术。同时，激光焊接的焊缝 较窄，且在实际焊接过程中，在接头处易产生大量气孔缺陷，以上缺点均不利于此类结构 件的力学性能及密封性。

发明内容

本发明针对激光焊接薄板端接接头过程中容易出现的漏光、焊缝成形不连续、焊后变 形大等问题，而提出了一种薄板端接接头同步碾压的激光焊接方法。

本发明旨在焊接薄板端接接头，采用激光与碾压同步的焊接方法，进行单层焊接得到 符合要求的焊缝，其示意图如图1所示。激光与碾压同步焊接是将传统激光焊进行改进且 与随焊碾压处理结合所得到的方法。在平行无间隙竖直放置的两薄板两侧分别放置一滚 轮，在焊接过程中对焊缝进行碾压，使焊缝严格对中，激光束位于两平板接缝处，两滚轮 相对激光束位置保持不变，通过滚轮的转动和激光束的移动来完成焊接。

本发明的一种薄板端接接头同步碾压的激光焊接方法，它是按照以下步骤进行的：

步骤一:将待焊工件的待焊接部位的两侧表面进行打磨或清洗；

步骤二:将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；

步骤三:保持滚轮在焊接方向两侧水平布置，两滚轮高度一致，且距离焊缝上表面垂 直距离为1～10mm，激光束垂直入射，且焦点位于待焊接工件的两平板接缝处，两滚轮相 对激光束位置保持不变，两轮与待焊接工件接触位置与激光束水平距离L为 -100mm～100mm；通过滚轮的转动和激光束的移动来实现焊接；其中，滚轮直径为50～ 300mm；滚轮厚度≤20mm；接触表面宽度为1～10mm；

步骤四:设定工艺参数，激光功率为500W～5kW，离焦量为﹣3～﹢3mm，保护气采 用Ar气，保护气体流量为5L/min～35L/min；滚轮压力为1kN～20kN，焊接速度为0.5～ 3m/min；

步骤五:打开激光器和碾压装置电源，启动激光同步碾压焊接控制系统，实施焊接； 即完成所述的薄板端接接头同步碾压的激光焊接。

本发明相比于传统搭接接头焊接主要有以下几点优势：

1、相比于传统电弧焊等，显著提高效率，焊接速度，降低了生产成本。减少热输入， 降低残余变形及残余应力，减少缺陷，降低材料焊接热裂纹倾向及消除气孔，提高接头力 学性能及密封性；