[发明专利]一种用于焊接中厚板的激光和K-TIG复合焊接方法

说明书

本发明公开了一种用于焊接中厚板的激光和K‑TIG复合焊接方法，包括如下步骤：1)选定设备，选用成本较低的低功率激光器和K‑TIG焊接设备；2)选定需要焊接的中厚板，在所述中厚板上设有台阶式坡口，所述台阶式坡口包括上坡口和下坡口，所述上坡口与下坡口均为I型坡口，所述上坡口的间隙大于下坡口的间隙；3)激光焊接，选用成本较低的低功率激光器对下坡口进行激光深熔焊接，一次性熔透，双面成型，下坡口的厚度不大于激光熔透极限；4)K‑TIG焊接，对通过步骤3)的中厚板再通过K‑TIG焊接设备对上坡口进行K‑TIG自熔焊接。本发明不但提高了中厚板的焊接效率，并且还降低了焊接设备的制造成本，同时还提高了中厚板的焊接质量和焊缝的美观性能。

技术领域

本发明涉及中厚板焊接技术领域，特别涉及到一种用于焊接中厚板的激光和K-TIG复合焊接方法。

背景技术

中厚板的厚度一般在15-25mm之间，其应用非常广泛，主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等。还可以用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、造船钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件等。钢铁的应用势必离不开焊接技术，目前中厚板的焊接主要采用传统的焊接方法，如非熔化极气体保护焊(GTAW)、熔化极气体保护焊(GMAW)和埋弧焊(SAW)等。但是传统的焊接存在以下几个问题：1.开设破口较大、填充焊丝较多、效益低。2.多层多道焊、效率低。3.热输入大、焊接变形大。4.热损伤大，接头性能差。

随着焊接热源和技术的发展，目前激光焊接、电子束焊接，等离子弧焊等能量密较高的焊接方法逐渐用于中厚板的焊接当中。这些高能束焊接虽然能够在不开坡口的情况下实现良好的熔合及熔透能力，提高焊接效率、降低焊接热输入、大幅降低焊材的使用量，提高经济效益。但是这类焊接设备随着功率的提高，设备成本和维护成本大幅度提高，且施工环境要求较高，也就说采用传统的焊接方式焊接中厚板虽然成本比较低，但是效率也比较低；采用高能束焊接方式焊接中厚板虽然效率比较高，但是成本也比较高。而目前有一种加强版的TIG焊接为K-TIG焊接，K-TIG焊接方式就是在传统TIG焊接的基础上，通过大电流(大于300A)形成的较大电弧压力与熔池液态金属的表面张力实现相对的平衡，形成小孔实现深熔焊接。K-TIG焊接拥有设备简单，远超TIG焊的焊接深度，高效、高速、低成本等优点，但是也存在熔深限制的问题，难以焊透15mm以上厚度钢板，因此现有技术的焊接方法难以满足中厚板的焊接需求。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明目的提供了一种设计合理、结构简单、操作方便、不但提高了中厚板的焊接效率，并且还降低了焊接设备的制造成本，同时还提高了中厚板的焊接质量和焊缝的美观性能的用于焊接中厚板的激光和K-TIG复合焊接方法。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种用于焊接中厚板的激光和K-TIG复合焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)选定设备，选用成本较低的低功率激光器和K-TIG焊接设备；

2)选定需要焊接的中厚板，在所述中厚板上设有台阶式坡口，所述台阶式坡口包括上坡口和下坡口，所述上坡口与下坡口均为I型坡口，所述上坡口的间隙大于下坡口的间隙；

3)激光焊接，选用成本较低的低功率激光器对下坡口进行激光深熔焊接，一次性熔透，双面成型，下坡口的厚度不大于激光熔透极限；

4)K-TIG焊接，对通过步骤3)的中厚板再通过K-TIG焊接设备对上坡口进行K-TIG自熔焊接。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤1)成本较低的低功率激光器的焊接参数：激光功率为3800-4200W，焊接速度为1-1.5m/min，聚焦量为-14mm，保护气流量(Ar)为15L/min；