[发明专利]高氮钢激光-电弧两热源弱耦合焊接方法

权利要求书

1.一种激光-电弧两热源弱耦合焊接方法，其特征在于，

利用光学器件调控激光束减小其能量密度，再利用两热源弱耦合效应降低复合热源的能量密度，这种弱耦合效应能够改变熔池流动速度和方向并降低熔池峰值温度，从而降低母材的氮析出，提高熔池液态金属对析出氮的再吸收，加速多余氮的排出；

包括以下步骤：

步骤一、将待焊工件以对接形式夹持在焊接平台上；

步骤二、启动激光器、焊机及热交换系统电源，设置焊接程序，使激光复合焊接头沿着工件对接间隙的轨迹运行，激光束垂直照射在焊接工件正面；

步骤三、采用CCD相机实时采集焊接过程图像以用于实时监测激光-电弧两热源的间距，调控所述激光-电弧两热源的空间位置，进行弱耦合焊接；

采用复合焊接头实施熔透焊接；

根据两热源弱耦合及激光匙孔稳定情况调控焊接过程；

所述复合焊接头为库卡机器人附带的专用焊接头；

还包括如下步骤：

首先确定穿过光学调控器件的激光束焦点位置，然后调整电弧热源位置，将两热源间距调控在6mm，以实现相互作用的两热源等离子体弱耦合效果；

当所述两热源的间距小于设定值时，通过控制系统调节两热源的间距至设定值；

所述激光器产生激光束；所述激光器为YAG激光器、CO₂激光器、碟片激光器、半导体激光器中的任意一种，激光功率为2.0kW~4.0kW；电弧类型为MIG或MAG，焊丝直径为1.2mm，焊接电流为200A~300A；焊接速度为0.6m/min~1.2m/min；焊枪保护气体为体积比5%N₂+95%Ar，其流量为16L/min；

在实施熔透焊接过程中， CCD相机监测两热源弱耦合及激光匙孔稳定情况，依据检测结果调控热源间距，从而改善接头综合性能；

所述步骤一中：将厚度为8mm、含氮量为0.5%~0.7%的高氮钢试板以对接形式夹持在焊接平台上，试板坡口角度为30°，坡口钝边高度为4mm，两试板对接间隙为0.8mm；

所述坡口为I型、V型或Y型坡口形式；

所采用的焊丝为奥氏体不锈钢焊丝；

通过程序控制库卡机器人的法兰盘上的复合焊接头实施焊接，在焊接过程中，通过CCD相机实时监测两热源弱耦合及激光匙孔稳定情况。

2.根据权利要求1所述的激光-电弧两热源弱耦合焊接方法，其特征在于，所述待焊工件为高氮钢工件。

3.根据权利要求1所述的激光-电弧两热源弱耦合焊接方法，其特征在于，所述待焊工件为易产生焊接气孔或熔焊过程中易析出气体的铝、镁、钛合金工件。