[发明专利]一种激光‑电弧复合多道焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，具体是涉及一种用于钢或铝合金工件的激光-电弧复合多道焊接方法。

背景技术

电弧多道焊接方法广泛应用在工业生产中，根据其计算方法可以确定接头熔化金属面积、焊接道数、打底焊及填充焊接电流、电压、焊接速度等。这样便可设定焊接接头长度、前一道的熔深及临届冷却速度，根据确定的关系使得焊接电流、电压及焊速值误差在±5%之内。同时，在预热的情况下对填充层实施焊接，避免焊接接头金属中形成淬火组织，可提高焊接接头综合性能。但是，该方法的缺点是采用二氧化碳保护气体熔化极弧焊既用于根焊接，又用于后续多道焊接，其焊接速度大幅低于等离子和激光焊接速度，生产效率低。此外，实施该类型的焊接必须开足够大的坡口，意味着需填充熔池的尺寸增大，导致相应的焊接金属热输入增大，进而导致焊缝及热影响区金属晶粒尺寸的增大，严重降低了接头强度及塑性。

为了消除上述缺点，现有技术中采用了以下多道焊接方法，即先采用激光焊或激光-电弧复合焊焊接根焊缝，而后续的多道坡口采用金属熔化极惰性气体保护脉冲电弧焊来实现填充。该方法可提高焊接速度及焊接生产率，降低坡口角度并改善焊缝形状。与CO₂气体保护电弧焊相比，熔化极惰性气体保护脉冲电弧焊多道焊接坡口，在一定程度上减小焊缝及热影响区金属晶粒的尺寸，但与等离子焊或激光焊相比，会导致焊接接头的强度及塑性降低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种工序简单、易操作，能够实现高速焊接、降低焊道数量并获得高质量焊接接头的激光-电弧复合多道焊接方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的激光-电弧复合多道焊接方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、针对厚度为10～40mm的钢或铝合金待焊工件，预先开具带钝边、双斜面的Y型窄坡口；

步骤二、采用激光焊或激光-电弧复合焊对坡口根部进行打底焊接；当采用激光焊对坡口根部进行焊接时，Y型窄坡口的钝边a=4～6mm，底部宽度b=3～5mm，坡口底部斜切角β=40～50°，切面角α=5～15°，且激光功率为4～5kW；当采用激光-电弧复合焊对坡口根部进行复合焊接时，Y型窄坡口的钝边a=6～8mm，底部宽度b=7～9mm，坡口底部斜切角β=40～50°，切面角α=5～15°，而激光功率为4～5kW，熔化极电弧的焊接电流为150～250A，且激光与熔化极电弧均采用脉冲模式，脉冲频率为380～400Hz；

步骤三、采用激光-电弧复合焊对后续坡口进行多道焊接，每道的焊速为90～120m/h，而激光功率为4～5kW，熔化极电弧的焊接电流为150～250A，且在复合焊接过程中，激光与熔化极电弧均采用脉冲模式，脉冲频率为380～400Hz。

其中，所述激光由碟片、光纤、CO₂或Nd:YAG激光器产生。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：

本发明由于采用激光-电弧复合焊对待焊工件的坡口进行多道焊接，不但能够实现高速焊接，降低焊道数量，从而提高了接头制备效率，而且较高的焊速可降低焊缝及热影响区金属颗粒的尺寸，从而获得高质量焊接接头。并且，本发明的工序简单、易操作，实施成本低，可应用于不同技术领域制备高质量的金属材料焊接接头，例如纵缝管、火车车厢、汽车车厢、船体、海洋平台、火箭箭体等。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的待焊工件坡口示意图。

图2为本发明的实施例一中X70焊接接头宏观截面图。

图3为本发明的实施案二中X70焊接接头宏观截面图。

具体实施方式

本发明所述的激光-电弧复合多道焊接方法，包括以下步骤：

步骤一、针对厚度为10～40mm的钢或铝合金待焊工件，预先开具带钝边、双斜面的Y型窄坡口（如图1所示）；