[发明专利]一种基于双光束激光的钛合金角型接头焊接方法

说明书

本发明涉及一种基于双光束激光的钛合金角型接头焊接方法，属于金属材料焊接技术领域，所述焊接方法是由双焦点激光焊枪发出两束激光沿待焊路径前‑后分布，前置激光束采用较大的功率进行深熔焊，用于实现角型接头的根部焊透；后置激光采用较低功率的脉冲输出进行热传导焊，用于熔化持续给进的焊丝，以满足焊脚尺寸的要求。采用该方法可实现腹板厚度为2mm‑8mm的承载结构角型焊缝的激光焊接一次成型，同时满足根部焊透和焊脚尺寸的要求，设备集成度高，灵活性和可达性较好，工艺适用性良好，有利于提高后置激光填丝熔化效率，整个焊接过程无电弧等其它热源的引入，有利于降低焊接变形。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种基于双光束激光的钛合金角型接头焊接方法。

背景技术

对于承压结构的钛合金中薄（2mm-8mm）板角型材的激光焊接，为了同时满足钛合金角型接头根部焊透和焊脚尺寸的要求，传统焊接方法是开坡口，然后采用钨极氩弧焊（G角AW）或熔化气体保护焊（GMAW）填充盖面焊接，焊接效率低，焊后变形大。激光焊接角型材可开坡口，目前激光焊接角型材通常采用的方法有两种：一种方法是先采用激光焊打底，实现根部焊透，再通过GTAW、GMAW或激光填丝焊盖面，以满足焊脚尺寸的要求，该方法需要进行两次焊接，造成焊接周期长，焊接效率低，母材变形量大；另一种是采用激光-GMAW复合焊，该方法可实现单面一次焊接成型，但是激光电弧复合装置较为复杂，灵活性和可达性较差，另外，电弧的引入会导致焊接热输入量增加，不利于焊后变形的控制。

发明内容

为了解决中薄（2mm-8mm）钛合金角型材焊接效率低、焊后变形大的问题，本发明的目的在于提供一种基于双光束激光的钛合金角型接头焊接方法，采用该方法可实现腹板厚度为2mm-8mm的承载结构角型焊缝的激光焊接一次成型，同时满足根部焊透和焊脚尺寸的要求。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种基于双光束激光的钛合金角型接头焊接方法，所述双光束激光沿待焊路径前-后分布，前置激光束进行深熔焊，后置激光进行热传导焊；包括以下步骤：

步骤一、母材清理：首先将钛合金母材面板和腹板酸洗，然后采用硬质磨头将待焊区域30mm范围清理干净，最后采用丙酮或酒精擦拭待焊区域；

步骤二、气体保护：正面背面均安装氩气拖罩或其他保护装置，保证焊接过程中的高温区域均在高纯氩气氛围的保护中；

步骤三、参数设置：根据板厚和工艺要求，分别设置包括前置激光和后置激光的输出形式、功率、离焦量、相对距离、送丝位置和速度、焊接速度在内的参数；

步骤四、位置示教：设置激光角度和偏移量，示教焊缝位置并模拟焊接；

步骤五、启动焊接：指示激光的到达起始焊接位置后，启动两束激光，并打开送丝开关；

步骤六、焊接过程：前置激光采用大功率4000W-9000W，小离焦量0～+10mm，得到深熔焊缝；后置激光采用小功率2000W-3500W，大离焦量+20mm～+35mm，用于焊丝的熔化，以形成具有足够焊脚尺寸的填丝焊缝；送丝机构将焊丝持续、精准的送到后置激光的斑点处；前置激光、后置激光、焊丝、送丝机构相对位置固定，沿着焊接方向以设定的焊接速度在母材上运动，即可实现角型焊缝的一次焊接成型；

步骤七、焊接结束：到达焊接结束位置后，关闭两束激光和送丝，氩气氛围保持10秒左右，焊接结束。

所述腹板的厚度为2mm-8mm。

所述前置激光功率为4500W-5000W，后置激光功率为3000W，焊接速度72cm/min，送丝速度3m/min。

所述前置激光和后置激光由一路激光通过双焦点激光焊枪发出。

本发明提出采用双光束激光焊接钛合金承载结构角型接头，具有以下优点：

1、采用该方法可实现腹板厚度为2mm-8mm的承载结构角型焊缝的激光焊接一次成型，同时满足根部焊透和焊脚尺寸的要求，提升了焊接效率。