[发明专利]一种小管径薄壁金属导管无芯棒激光端面自熔焊封方法

说明书

本发明公开了一种小管径薄壁金属导管无芯棒激光端面自熔焊封方法，首先对金属导管进行处理，得到符合焊封要求的焊封端面，然后将金属导管装夹对中，在焊封端面区域施加保护气，利用脉冲激光对端面进行自熔焊封。本发明借助金属液体表面张力在金属导管端部获得联通液桥，选定能够让液桥保持稳定的保护气压力、激光参数等，完成焊封。本发明的自熔焊封方法，无需压扁金属导管和添加芯棒，焊封工序少，热影响区小，焊封效率高。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种小管径薄壁金属导管无芯棒激光端面自熔焊封方法。

背景技术

工程上为了获得部件的密封性能，小管径薄壁金属导管端面封堵存在一定的工程需求，一个常规的思路是：将小管径薄壁金属导管压扁或在小管径薄壁金属导管中塞入同种材料的芯棒后再采用电弧等方法开展相应的端面焊封。然而上述思路有两个问题：第一，需要加工与导管内径配合较好的同种材料的较短芯棒，孔径越小芯棒越难加工，增加加工和装配工序；第二，电弧能量密度低，热影响区较大，容易烧毁导管非焊接部位。

考虑到激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，广泛应用于航空航天、车辆工程、船舶、核能等各个行业，具有焦斑直径较小、自动化程度高、参数控制精确/方便的优点，焊接薄材或细径线材时不会像电弧焊接般易有回熔的困扰，因此为了减少工序，提高效率，可直接考虑采用激光端面自熔焊进行密封。然而针对这种薄壁导管的自熔封问题需要解决有限液态金属形成液桥以及排除导管内膨胀气体干扰保持液桥稳定问题，事实上，若设计或工艺选择不当，很容易密封失败。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术存在的需要芯棒、热影响大的问题，提供一种小管径薄壁金属导管无芯棒激光端面自熔焊封方法。利用脉冲激光进行焊封，借助金属导管自熔后的金属液体表面张力在导管端面获得联通液桥，利用液桥对金属导管进行密封，实现自熔焊封。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

本发明提供了一种小管径薄壁金属导管无芯棒激光端面自熔焊封方法，包括以下步骤：

S1、对待焊封的小管径薄壁金属导管进行处理，得到焊封端面；

S2、采用水平装夹或竖直装夹的方式，将所述金属导管装夹对中；

S3、放置激光器，所述金属导管的轴线与所述激光器的激光焊接头的轴线同轴，激光束聚焦焦点位于所述焊接端面和所述激光焊接头之间，所述激光器的离焦量为+10mm～+20mm；

S4、在所述焊封端面处通入保护气，所述保护气为纯度不低于99.99％的氩气；

S5、利用所述激光器发出的脉冲激光对所述焊封端面进行自熔焊封；

其中，步骤S2中采用水平装夹方式时，在所述金属导管下方通入保护气，所述保护气的压力为2bar～5bar，保护器喷嘴与所述金属导管的轴线垂直，且所述焊封端面的投影穿过所述保护气喷嘴轴线；采用竖直装夹方式时，在所述焊封端面上方通入保护气，所述保护气的压力为2bar～4bar，所述保护气喷嘴的轴线与所述金属导管的轴线夹角小于5°，所述保护气喷嘴距所述焊封端面距离略大于所述离焦量。

本方法无需采用和金属导管口径匹配的芯棒进行焊封，也无需压扁金属导管，减少了焊封工序，节约了成本也提高了焊封效率。在对金属导管进行自熔焊封时，既可采取水平装夹也可采取竖直装夹，只需要调整保护气喷嘴和金属导管焊封端面的位置，操作简便。

优选地，步骤S1中，对所述金属导管进行处理，包括：

S11、对所述金属导管进行切割；

S12、对切割端面进行打磨，打磨掉相关氧化物并对端面进行修平；

S13、先采用丙酮或丁酮对所述焊封端面进行超声波清洗，再利用乙醇对所述焊封端面进行超声波清洗，清洗完成后，用热风彻底干燥所述金属导管。