[发明专利]一种管道窄间隙扫描振镜激光-热丝TIG复合焊接的方法

说明书

本发明提出的是一种管道窄间隙扫描振镜激光‑热丝TIG复合焊接的方法。将待焊接管件制作成U型焊接坡口，工件装配，焊前清除坡口及其周围的油污、水份及其它污物，采用扫描振镜‑热丝TIG复合打底焊接，利用高频摆动增大熔池面积，降低了装配精度要求，增大了根部熔透深度，改善了打底焊背面成形，采用自动窄间隙扫描振镜激光‑热丝TIG复合填充焊接改善侧壁熔合、提高激光焊接适应性，减小焊接变形，提高了焊接效率。适宜作为管道窄间隙扫描振镜激光‑热丝TIG复合焊接的方法应用。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种管道扫描振镜激光-热丝TIG复合焊接的方法。

背景技术

核电领域厚壁管道传统焊接采用大坡口焊接，手工TIG焊打底，自动或手工TIG焊填充或热丝TIG焊填充盖面。大坡口焊接时填充金属量大、焊接变形大，TIG焊打底、填充效率低，热丝TIG焊填充盖面质量不高。而传统的热丝TIG焊接工艺虽然能够2～3倍于传统冷丝TIG焊的效率，但是其效率仍然有很大的局限性。

激光焊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的优点，已经在工业生产中得到广泛的应用，但是由于单激光焊光斑直径小，对焊缝装配精度要求较高、打底焊背面成形不良，焊缝冷却过快导致焊道侧壁和层间易产生熔合不良。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，可以解决厚壁管道焊接装配精度要求高、打底焊背面成形不良以及焊道侧壁和层间易产生熔合不良的问题，但是厚壁管道焊接时效率仍然不高。

发明内容

为了克服现有技术中焊接变形大、焊接效率低、焊接质量不高、打底焊背面成形不良、侧壁和层间熔合不良的问题，本发明提出了一种管道窄间隙扫描振镜激光-热丝TIG复合焊接的方法。该方法通过采用扫描振镜-热丝TIG复合打底焊接，利用高频摆动增大熔池面积，降低了装配精度要求，增大了根部熔透深度，改善了打底焊背面成形；采用窄间隙扫描振镜激光-热丝TIG复合填充焊接改善侧壁熔合、提高激光焊接适应性，减小焊接变形，提高了焊接效率，解决激光焊接的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种管道窄间隙扫描振镜激光-热丝TIG复合焊接的方法，包括以下步骤：

（1）将待焊接管件Ⅰ、待焊接管件Ⅱ机械加工制成阶梯过渡组成U型窄间隙焊接坡口；

（2）将待焊接管件Ⅰ、待焊接管件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）利用扫描振镜激光-热丝TIG复合焊枪中的TIG焊枪采用φ0.8～φ1.2mm焊丝进行打底焊接；激光功率4～10kW，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管件上形成激光焦点，光斑摆动范围0～5mm，振镜摆动频率10～300Hz，光丝距离0～3mm，热丝电流10～140A，焊接电流180～220A，电弧电压8～16V，焊接速度50～200mm/min，氩气流量为10～15L/min；

（5）利用扫描振镜激光-热丝TIG复合焊枪中的TIG焊枪采用φ1.0mm～φ1.6mm焊丝进行填充焊接；激光功率6～8kW，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管件上形成激光焦点，光斑摆动范围3～10mm，振镜摆动频率10～400Hz，光丝距离0～3mm，热丝电流10～140A，焊接电流160～230A，电弧电压8～20V，焊接速度50mm/min～400mm/min，氩气流量为10～20L/min。