[发明专利]一种外加磁场抑制铝合金激光-MIG复合焊接塌陷的方法及装置

说明书

本发明涉及焊接领域，公开了一种外加磁场抑制铝合金激光‑MIG复合焊接塌陷的方法及装置，所述方法包括如下步骤：(1)对待焊的铝合金板进行焊前清理；(2)将清理干净的铝合金板固定，在待焊的焊缝处设置垂直于焊缝的横向磁场；(3)对待焊铝合金板材进行激光电弧复合焊接，电弧焊枪与焊接方向的夹角为前倾角。所述装置包括控制系统，多块磁铁；所述控制系统控制磁铁产生磁性；所述磁铁设置在铝合金板材下方且均布于待焊铝合金焊缝两侧，产生垂直于焊缝的横向磁场。本发明有效解决了铝合金激光‑MIG复合焊接塌陷的问题，具有操作简单，成本低的优点。

技术领域

本发明属于焊接领域，更具体地涉及一种外加磁场抑制铝合金激光-MIG复合焊接塌陷的方法及装置。

背景技术

激光电弧复合焊接方法自上世纪70年代发展开始起，目前已经在航空航天、船舶制造、汽车制造、压力容器等领域得到越来越广泛的应用。因为激光电弧复合焊接方法不只是简单的对单一激光和电弧热源的机械叠加，其产生的相互耦合作用不仅充分发挥了两种单一焊接模式的优势，而且还弥补了单一焊接模式的不足。因此，其不仅能够扩大焊接间隙适应性，还能够大幅提高焊接效率，对于中厚板材料的焊接，激光电弧复合焊接方法已经显现出巨大的应用前景。

铝合金由于其密度小，导热性能优异，耐腐蚀性强等优点，已经广泛的应用于各种结构件当中。对于中厚板铝合金在使用熔化焊接时，往往由于其材料本身在高温下粘度低，强度和塑性小，熔融的铝合金焊缝金属在重力的作用下会向背部流淌，导致严重的焊接塌陷问题，降低了其焊接接头的质量。

近年来为了改善焊接质量问题，向焊接过程中施加磁场的技术方案用于搅拌熔池以细化晶粒或者用于控制热源分布形式以提高热源能量利用效率。如中国专利(CN103612019A)公开了一种磁力搅拌的CO₂激光-TIG电弧复合焊接方法，在激光-TIG电弧复合焊缝熔池处施加纵向磁场，纵向磁场对焊缝熔池进行搅拌，对粗大的晶粒进行细化。这种方法通过在焊缝处施加纵向电磁场，提高了焊缝质量，但其所述技术方案对铝合金焊缝塌陷问题并不能有效抑制。

发明内容

为解决现有技术中铝合金激光-MIG复合焊接过程中焊接塌陷问题，本发明提供一种外加磁场抑制铝合金激光-MIG复合焊接塌陷的方法及装置。

本发明采用的具体方案为：1.一种外加磁场抑制铝合金激光-MIG复合焊接塌陷的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)对待焊的铝合金板进行焊前清理；

(2)将清理干净的铝合金板固定，在待焊的焊缝处设置垂直于焊缝的横向磁场；

(3)对待焊铝合金板材进行激光电弧复合焊接，电弧焊枪与焊接方向的夹角为前倾角。

所述步骤(2)中横向磁场由多块磁铁相互作用产生或磁场线圈感应产生。

所述步骤(2)中磁铁设置在铝合金板材下方且均布于待焊铝合金焊缝两侧，产生垂直于焊缝的横向磁场。

所述步骤(2)中磁场线圈设置在铝合金板材下方，绕组线圈通电后，产生垂直于焊缝方向的磁场。

所述磁铁为2块，其中一块磁铁的N极与另一块磁铁的S极相对放置。

所述步骤(3)中对铝合金板材进行激光电弧复合焊接时，激光束偏离Z轴5-10度。

所述前倾角为110-150°。

所述前倾角为120°。

另一方面，本发明提供还一种外加磁场抑制铝合金激光-MIG复合焊接塌陷的装置，所述装置包括激光器、光学传输系统、弧焊机、焊枪；所述激光器通过光学传输系统控制激光输出头；所述弧焊机控制焊枪焊接焊缝，所述装置还包括控制系统，多块磁铁；所述控制系统控制磁铁产生磁性；所述磁铁设置在铝合金板材下方且均布于待焊铝合金焊缝两侧，产生垂直于焊缝的横向磁场。