铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于激光焊接技术领域，尤其涉及铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法及装置，包括：对焊接工件进行表面处理；将侧板与端板固定在工作台上，侧板与端板之间设置有对接间隙；沿焊接方向，在对接间隙的上方依次设置有若干激光部与送丝单元，在对接间隙的下方依次设置有若干下电弧发生器，若干激光部与若干下电弧发生器竖向对应设置且同步进行焊接，相邻两激光部之间设置有第二热源间距d2，送丝单元与靠近焊接方向的激光部之间设置有第一热源间距d1；通过喷气系统向对接间隙下方的熔池区域喷射保护气；启动电源，进行焊接。本发明专利技术能够有效提升L型对接厚板的焊接质量。能够有效提升L型对接厚板的焊接质量。能够有效提升L型对接厚板的焊接质量。

【技术实现步骤摘要】
铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法及装置


[0001]本专利技术属于激光焊接
，尤其涉及铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法及装置。

技术介绍

[0002]激光由于具有功率密度高、同等热输入量时熔深大、热影响区窄、焊接变形小、焊接速度快和易于实现自动化等优点，在铝合金焊接生产中具有很大的应用潜力。目前，铝合金的激光焊接已经在工业应用，如航空航天、交通运输等领域。
[0003]厚板的激光自熔焊所能焊接厚度主要受激光功率和焊缝成形的限制，相关研究表明，随着板厚的增加，匙孔稳定性变差，导致气孔率的增加。
[0004]对于L型不等厚对接板，采用单束激光焊接铝合金L型对接厚板时，焊缝表面容易出现咬边、下凹、焊缝气孔率高等一系列焊接缺陷。焊接前，L型对接板之间预留一定的间隙虽然可以提高激光的熔透效率，但焊缝表面同样容易出现下凹等焊接缺陷，而且由于对接间隙的存在，很容易造成激光能量从间隙底部射出的情况。因此，亟需一种能够提升焊接质量的铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法及装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法及装置，以解决上述问题，达到防止不等厚的侧板与端板对接接头下部焊缝凸起造成应力集中的目的。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、对焊接工件进行表面处理；
[0008]步骤二、将侧板与端板固定在工作台上，所述侧板与所述端板之间设置有对接间隙；
[0009]步骤三、沿焊接方向，在所述对接间隙的上方依次设置有若干激光部与送丝单元，在所述对接间隙的下方依次设置有若干下电弧发生器，若干所述激光部与若干所述下电弧发生器竖向对应设置且同步进行焊接，相邻两所述激光部之间设置有第二热源间距d2，所述送丝单元与靠近焊接方向的所述激光部之间设置有第一热源间距d1；
[0010]步骤四、通过喷气系统向所述对接间隙下方的熔池区域喷射保护气；
[0011]步骤五、启动电源，进行焊接。
[0012]优选的，所述步骤二中的所述对接间隙为0.05mm
‑
0.4mm。
[0013]优选的，所述步骤三中，所述第二热源间距d2为0.5mm
‑
8mm，所述第一热源间距d1为1mm
‑
10mm。
[0014]优选的，所述送丝单元包括上电弧发生器与焊丝，所述焊丝与所述端板顶面夹角α为10
°‑
30
°
，所述上电弧发生器与所述端板顶面夹角β为60
°‑
90
°
。
[0015]优选的，所述下电弧发生器设置有两组且沿焊接方向依次设置，所述上电弧发生器的焊接电流为10A
‑
100A，靠近焊接方向的所述下电弧发生器的焊接电流为30A
‑
200A，远离焊接方向的所述下电弧发生器的焊接电流为260A
‑
500A。
[0016]优选的，所述激光部设置有两组，靠近焊接方向的所述激光部的功率为100W
‑
1000W，远离焊接方向的所述激光部的功率为2000W
‑
10000W。
[0017]优选的，所述步骤五中，所述保护气的流量为5L/min
‑
90L/min。
[0018]优选的，两组所述激光部的焊接速度为0.1m/min
‑
10m/min；远离焊接方向的所述激光部与所述下电弧发生器的旋转频率为0Hz
‑
60Hz，旋转半径范围为0mm
‑
2mm；所述焊丝的送丝速度为0.5m/min
‑
10m/min。
[0019]铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接装置，所述激光部设置有两组且分别为第一激光发射器与第二激光发射器，所述第一激光发射器靠近焊接方向设置，所述下电弧发生器设置有两组且分别为第三TIG焊枪与第二TIG焊枪，所述第二TIG焊枪靠近焊接方向设置；所述送丝单元包括上电弧发生器与焊丝，所述上电弧发生器为第一TIG焊枪，所述焊丝靠近所述焊接方向设置，所述焊丝通过送丝系统进给，所述焊丝的焊接端通过振动装置的输出端伸出。
[0020]优选的，还包括第一TIG电源、第二TIG电源与第三TIG电源，所述第一TIG电源的正极电性连接所述焊丝，所述第一TIG电源的负极电性连接所述第一TIG焊枪，所述第二TIG电源的正极电性连接所述侧板与所述端板，所述第二TIG电源的负极电性连接第二TIG焊枪，所述第三TIG电源的正极电性连接所述侧板与所述端板，所述第三TIG电源的负极电性连接所述第三TIG焊枪。
[0021]本专利技术具有如下技术效果：沿焊接方向，通过送丝单元预热焊丝，靠近焊接方向的激光部熔化焊丝成液态金属预先填充对接间隙内，可防止靠近焊接方向的激光部后方的激光部从对接间隙底部射出的情况；通过靠近焊接方向的激光部与送丝单元复合作用可实现对侧板与端板的对接间隙附近进行预热，提高形成熔池的能量利用率，避免出现为熔透焊缝而增加激光/电弧能量导致的较大热输入量带来的焊接接头的粗晶区较宽，力学性能变差的情况；在焊接过程中，对接间隙的下表面的熔池区域进行保护气喷射，保护气对熔池液态金属起到“托举”的作用，防止侧板与端板对接接头下部熔池金属受重力影响而凝固形成的凸起，这种凸起会引起应力集中；远离焊接方向的激光部与下电弧发生器同步旋转焊接，这样有利于对接间隙的侧壁熔合，提高熔池及匙孔的稳定性，降低焊缝气孔率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接示意图；
[0024]图2为本专利技术铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接左视示意图；
[0025]图3为单独激光焊接L型对接厚板的焊缝横截面示意图；
[0026]图4为增大激光功率后的激光焊接L型对接厚板与焊缝横截面示意图。
[0027]图5为焊丝、第一焊枪、第一激光发射器和第二激光发射器(不进行旋转焊接)的焊缝横截面示意图；
[0028]图6为本专利技术铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接的焊缝横截面效果示意图。
[0029]其中，1、焊丝；2、第一TIG焊枪；3、第一激光发射器；4、第二激光发射器；5、第一TIG电源；6、侧板；7、端板；8、第二TIG电源；9、第三TIG电源；10、第二TIG焊枪；11、第三TIG焊枪；12、喷气系统；13、保护气；14、振动装置。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、对焊接工件进行表面处理；步骤二、将侧板(6)与端板(7)固定在工作台上，所述侧板(6)与所述端板(7)之间设置有对接间隙；步骤三、沿焊接方向，在所述对接间隙的上方依次设置有若干激光部与送丝单元，在所述对接间隙的下方依次设置有若干下电弧发生器，若干所述激光部与若干所述下电弧发生器竖向对应设置且同步进行焊接，相邻两所述激光部之间设置有第二热源间距d2，所述送丝单元与靠近焊接方向的所述激光部之间设置有第一热源间距d1；步骤四、通过喷气系统(12)向所述对接间隙下方的熔池区域喷射保护气；步骤五、启动电源，进行焊接。2.根据权利要求1所述的铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法，其特征在于：所述步骤二中的所述对接间隙为0.05mm
‑
0.4mm。3.根据权利要求1所述的铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法，其特征在于：所述步骤三中，所述第二热源间距d2为0.5mm
‑
8mm，所述第一热源间距d1为1mm
‑
10mm。4.根据权利要求3所述的铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法，其特征在于：所述送丝单元包括上电弧发生器与焊丝(1)，所述焊丝(1)与所述端板(7)顶面夹角α为10
°‑
30
°
，所述上电弧发生器与所述端板(7)顶面夹角β为60
°‑
90
°
。5.根据权利要求4所述的铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法，其特征在于：所述下电弧发生器设置有两组且沿焊接方向依次设置，所述上电弧发生器的焊接电流为10A
‑
100A，靠近焊接方向的所述下电弧发生器的焊接电流为30A
‑
200A，远离焊接方向的所述下电弧发生器的焊接电流为260A
‑
500A。6.根据权利要求1所述的铝合金L型对接厚板激光电弧双面复合焊接方法，其特征在于：所述激光部设置有两组，靠近焊接方向的所述激光部的功率为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭进，许红巧，韩澎，李帅，郝用兴，仝玉萍，王永彪，张健，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：