一种薄板环焊缝激光-CMT高效焊接方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种薄板环焊缝激光

【技术实现步骤摘要】
一种薄板环焊缝激光
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CMT高效焊接方法及装置


[0001]本专利技术属于薄板焊接
，尤其涉及一种薄板环焊缝激光
‑
CMT高效焊接方法及装置。

技术介绍

[0002]石油管道、压力容器储罐等工业领域，常用到环焊缝的焊接，常用的焊接方法，如：手工焊、熔化极气体保护自动焊焊接效率低，而且焊接后还需要焊后热处理、焊后矫正变形等复杂的工序。
[0003]在环焊缝焊接领域目前主要应用激光
‑
GMA复合焊接工艺，但为增大焊丝的熔化量必须增大焊接电流，这样会造成GMA电流对母材的热输入过大，进而熔池体积过大，出现液态金属下淌、焊瘤等焊接缺陷。对于薄板焊接，由于较大的热输入还容易引起较大的变形。
[0004]冷金属过渡技术(Cold Metal Transfer，简称CMT)是Fronius公司基于短路过渡的原理在MIG/MAG焊基础上开发的一种新型的数字化焊接方法。与传统MIG/MAG焊通过增大电流来增加电磁力促使熔滴过渡的方式不同，该技术采用焊丝回抽辅助熔滴过渡的方法，实现了“零”电流状态下的熔滴短路过渡，能够有效降低焊接热输入，是一种稳定无飞溅的焊接过程。
[0005]中国专利公开号为CN111515539A，专利名称为《一种环缝激光
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TIG复合焊接装置及使用方法》，该技术方案中，由于需要两个TIG电弧与激光束复合共同作用于熔池，对母材的热输入过大。对于薄板焊接，由于较大的热输入还容易引起较大的变形。而且焊丝填充的位置位于12点钟和3点钟位置，熔滴熔化进入熔池容易产生下淌现象，产生焊瘤缺陷，影响焊接过程的稳定性。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种薄板环焊缝激光
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CMT高效焊接方法及装置，能够实现降低薄板环形件焊接变形，实现大填充量的高效焊接。提高焊缝成型质量，降低焊接缺陷的产生，提高焊缝组织及力学性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种薄板环焊缝激光
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CMT高效焊接方法，包括，
[0008]S1、去除工件表面杂质并夹持所述工件；
[0009]S2、在焊接侧沿焊接方向依次布置焊丝、TIG焊枪、第一激光束、第二激光束、CMT焊枪，所述TIG焊枪位于所述工件正上方，所述第一激光束用于在所述工件表面形成匙孔型熔池；
[0010]S3、向所述工件环焊缝两侧布置喷气保护组件，所述喷气保护组件用于向焊接处喷射保护气；
[0011]S4、向焊丝、TIG焊枪、第一激光束、第二激光束、CMT焊枪、喷气保护组件上安装摆动装置，所述摆动装置用于带动所述焊丝、所述TIG焊枪、所述第一激光束、所述第二激光束、所述CMT焊枪、喷气保护组件同步摆动；
[0012]S5、启动TIG电源、CMT电源、摆动装置、送丝机构、喷气保护组件，旋转工件实施焊接。
[0013]进一步的，步骤S3中，所述喷气保护组件包括第一保护气喷嘴和第二保护气喷嘴，所述第一保护气喷嘴位于所述工件外侧且与环焊缝外壁对应，所述第一保护气喷嘴内流通有第一保护气，所述第二保护气喷嘴位于所述工件内侧且与环焊缝内壁对应，所述第二保护气喷嘴内流通有第二保护气，所述第一保护气和所述第二保护气为氩气或氦气，所述第一保护气喷嘴内的所述第一保护气的流量为1L～100L/min，所述第二保护气喷嘴内的所述第二保护气的流量为1L～60L/min。
[0014]进一步的，步骤S5中，所述TIG电源的负极与所述TIG焊枪连接，所述TIG电源的正极与所述焊丝连接，所述CMT电源的正极与所述CMT焊枪连接，所述CMT电源的负极与所述工件连接，所述TIG电源的电流为60A～300A，CMT焊接电流为10A～300A。
[0015]进一步的，步骤S1中，两相邻所述工件之间的间隙宽度为0.01mm1～mm，所述工件板厚不大于5mm。
[0016]进一步的，步骤S2中，所述TIG焊枪热源与所述焊丝的间距为
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1mm～2mm，所述TIG焊枪热源与所述第一激光束的热源间距为0mm～2mm，所述第一激光束与所述第二激光束的间距为0.6mm～2mm，所述CMT焊枪的焊丝与所述第二激光束的光丝间距0mm～1mm。
[0017]进一步的，步骤S5中，所述送丝机构为送焊丝管，所述焊丝位于送焊丝管内，所述焊丝的送丝速度为0.1m～10m/min。
[0018]进一步的，步骤S2中，所述第一激光束的功率为800W～10000W，所述第二激光束的功率为80W～3000W。
[0019]一种薄板环焊缝激光
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CMT高效焊接装置，包括沿焊接方向依次设置的TIG焊接系统、激光器组件、CMT焊接系统，其中，
[0020]所述TIG焊接系统包括焊丝、TIG焊枪、TIG电源，所述TIG电源与所述焊丝和所述TIG焊枪电性连接，所述激光器组件包括靠近所述TIG焊枪的第一激光头和位于所述第一激光头远离所述TIG焊枪的第二激光头，所述CMT焊接系统包括CMT焊枪和CMT电源，所述CMT电源与所述CMT焊枪和所述工件电性连接；
[0021]摆动装置，所述TIG焊接系统、所述激光束组件、所述CMT焊接系统均与所述摆动装置固接；
[0022]喷气保护组件，所述喷气保护组件具有两喷气端，两所述喷气端分别与环焊缝的外壁和内壁对应。
[0023]进一步的，所述第一激光头和所述第二激光头为Nd：YAG激光器、CO2激光器、光纤激光器中的一种。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0025]1.该技术方案中，TIG焊枪和焊丝位于工件的正上方，有利于焊丝熔化后液态熔滴不断流入熔池中，有利于提高焊缝成型质量。
[0026]2.TIG焊枪与焊丝以及TIG电源配合使用，可实现大填充量的高效焊接，对母材的热输入影响较小，焊接变形小。大大降低了接头的变形量、使母材焊缝组织晶粒细小、力学性能得到提高。
[0027]3.通过设置喷气保护组件，向环焊缝两侧喷射保护气，从而可防止液态金属下淌
及焊缝下榻等焊接缺陷，进一步提高焊缝成型质量。
[0028]4.第二激光束和CMT焊枪配合使用，激光
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CMT复合焊接过程中，第二激光束激光和电弧形成复合热源，激光对电弧的引导作用使焊接过程更加稳定，极大的提高了能量利用率，而且CMT焊枪的焊丝距离第一激光束较远，焊丝熔化过渡到熔池中对第一激光束形成的匙孔冲击较小，提高了焊接过程的稳定性。避免了常规激光
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MIG/MAG复合焊接为增大填充金属的熔覆量而增大焊接电流造成的对母材的热输入大，进而出现的因熔池体积过大造成的液态金属下淌、焊瘤。
[0029]5.通过摆动装置带动上述部件同时运动，提高环形件焊缝间隙的侧壁熔合性，避免焊接缺陷的产生。
附图说明
[0030]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄板环焊缝激光
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CMT高效焊接方法，其特征在于：包括，S1、去除工件(11)表面杂质并夹持所述工件(11)；S2、在焊接侧沿焊接方向依次布置焊丝(3)、TIG焊枪(4)、第一激光束(5)、第二激光束(6)、CMT焊枪(7)，所述TIG焊枪(4)位于所述工件(11)正上方，所述第一激光束(5)用于在所述工件(11)表面形成匙孔型熔池；S3、向所述工件(11)环焊缝两侧布置喷气保护组件，所述喷气保护组件用于向焊接处喷射保护气；S4、向焊丝(3)、TIG焊枪(4)、第一激光束(5)、第二激光束(6)、CMT焊枪(7)、喷气保护组件上安装摆动装置(14)，所述摆动装置(14)用于带动所述焊丝(3)、所述TIG焊枪(4)、所述第一激光束(5)、所述第二激光束(6)、所述CMT焊枪(7)、喷气保护组件同步摆动；S5、启动TIG电源(1)、CMT电源(8)、摆动装置(14)、送丝机构、喷气保护组件，旋转工件(11)实施焊接。2.根据权利要求1所述的薄板环焊缝激光
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CMT高效焊接方法，其特征在于：步骤S3中，所述喷气保护组件包括第一保护气喷嘴(9)和第二保护气喷嘴(13)，所述第一保护气喷嘴(9)位于所述工件(11)外侧且与环焊缝外壁对应，所述第一保护气喷嘴(9)内流通有第一保护气(10)，所述第二保护气喷嘴(13)位于所述工件(11)内侧且与环焊缝内壁对应，所述第二保护气喷嘴(13)内流通有第二保护气(12)，所述第一保护气(10)和所述第二保护气(12)为氩气或氦气，所述第一保护气喷嘴(9)内的所述第一保护气(10)的流量为1L～100L/min，所述第二保护气喷嘴(13)内的所述第二保护气(12)的流量为1L～60L/min。3.根据权利要求1所述的薄板环焊缝激光
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CMT高效焊接方法，其特征在于：步骤S5中，所述TIG电源(1)的负极与所述TIG焊枪(4)连接，所述TIG电源(1)的正极与所述焊丝(3)连接，所述CMT电源(8)的正极与所述CMT焊枪(7)连接，所述CMT电源(8)的负极与所述工件(11)连接，所述TIG电源(1)的电流为60A～300A，CMT焊接电流为10A～300A。4.根据权利要求1所述的薄板环焊缝激光
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CMT高效焊接方法，其特征在于：步骤S1中，两相...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭进，谢世华，王星星，凌自成，原志鹏，施建军，倪增磊，李帅，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：