一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，主要包括：焊接前，将距焊缝中心周围的氧化皮、油污清理干净，焊缝对接端面采用刮刀进行刮削，直至露出白亮色金属本体，然后采用丙酮擦拭干净，采用周期性摆动激光束焊接铝合金。其中，激光摆动焊接过程中，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动，由此产生熔池内较大温度梯度的变化，从而影响熔池的表面张力，从而达到搅拌熔池、细化晶粒的作用。同时光束周期性扫描过程中会对已经凝固焊缝起到重熔的作用，也会达到晶粒焊缝组织的作用。本发明专利技术可有效细化焊缝组织，获得综合力学性能优良的焊缝。

A Laser Welding Method for Refining the Microstructure of Aluminum Alloy Weld

The invention discloses a laser welding method for refining the weld structure of aluminium alloy, which mainly includes cleaning the oxide scale and oil stain around the center of the weld before welding, scraping the butt end face of the weld with a scraper until the white and bright metal body is exposed, then wiping with acetone, and periodically swinging laser beam welding aluminium alloy. In the process of laser swing welding, the laser heat source oscillates periodically in the weld pool according to different swing modes, resulting in a large temperature gradient change in the weld pool, thus affecting the surface tension of the weld pool, so as to achieve the role of stirring the pool and refining the grain. At the same time, the periodic beam scanning process will play a role in remelting solidified welds, and also achieve the role of grain weld structure. The invention can effectively refine the weld structure and obtain a weld with excellent comprehensive mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法所属
本专利技术属于焊接
，涉及一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法。
技术介绍
铝合金，具有材料密度低、强度高、热电导率高、耐腐蚀能力强，兼顾良好的物理特性和力学性能，因而广泛应用于工业产品特别是航空航天产品的焊接结构上。常用的焊接方法TIG、MIG焊能够获得优质铝合金焊接接头，但其生产效率低，焊接变形大等问题十分突出；近年来，激光焊、电子束及搅拌摩擦焊等先进焊接方法相继投入使用，效果同样不是很理想。电子束、搅拌摩擦焊受限于焊接产品大小及结构形式，适用性不强。激光焊接铝合金能够实现产品的柔性化生产，大大提高生产效率。激光焊作为一种熔焊方法，焊缝中心处组织为等轴晶及粗大的树枝晶，对焊缝力学性能产生不利影响。因此，探索激光焊接新方法，细化焊缝中心处组织，提高焊缝力学性能是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动，而达到搅拌熔池、细化晶粒的作用。本专利技术的技术解决方案是：一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，采用周期性摆动激光束焊接铝合金；激光摆动焊接过程中，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动。所述摆动模式的摆动路径采用正弦曲线型或螺旋型或双螺旋型。所述正弦曲线型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时垂直于焊接方向激光束发生线性摆动，激光束在焊缝表面的焊接路径由上述两种运动轨迹复合形成。所述螺旋型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时发生周期性圆周运动，激光束在焊缝表面的焊接路径由上述两种运动轨迹复合形成。所述的双螺旋型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时发生周期性“∞”字运动，激光束在焊缝表面的焊接路径由上述两种运动轨迹复合形成。采用光纤激光器配合摆动激光头进行焊接。焊接前，将距焊缝中心周围20～50mm范围内的氧化皮、油污清理干净，焊缝对接端面采用刮刀进行刮削，直至露出白亮色金属本体，然后采用丙酮擦拭干净。焊接过程中，采用99.99％的高纯氩气进行正反面保护，正面侧吹气流量为15～20L/min。采用6kWIPG光纤激光器作为激光源，最大输出功率6kW，激光波长为1.07μm。激光焊接工艺参数为激光功率P为4400W，焊接速度v为1.8m/min，光斑直径D为0.3mm，离焦量l为0mm。采用99.99％的高纯氩气进行正面保护，正面气体流量为16L/min。本专利技术的优点在于：本专利技术方法在激光摆动焊接过程中，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动，由此产生熔池内较大温度梯度的变化，从而影响熔池的表面张力，从而达到搅拌熔池、细化晶粒的作用。同时光束周期性扫描过程中会对已经凝固焊缝起到重熔的作用，也会达到晶粒焊缝组织的作用。附图说明图1为本专利技术所述的一个正弦曲线型摆动焊接路径示意图；图2为本专利技术所述的一个螺旋型摆动焊接路径示意图；图3为本专利技术所述的一个双螺旋型摆动焊接路径示意图；具体实施方式为进一步说明本专利技术技术方案的技术效果，现提供以下实施例。以下实施例中，采用6kWIPG光纤激光器作为激光源，最大输出功率6kW，激光波长为1.07μm。试验选用LF6变形铝合金。常规激光焊接工艺参数为激光功率P为4400W，焊接速度v为1.8m/min，光斑直径D为0.3mm，离焦量l为0mm。采用99.99％的高纯氩气进行正面保护，正面气体流量为16L/min。采用99.99％的高纯氩气进行正反面保护，正面侧吹气流量为16L/min。实施例一对LF6铝合金对接结构进行焊接。激光焊接前将距离焊缝中心(20～50)mm范围内的氧化皮、油污等杂质清理干净；焊接时，激光束摆动路径为正弦曲线型路径，如图1所示，摆动幅值H为2mm，摆动频率为300Hz，其他焊接工艺参数同常规激光焊工艺参数。结果表明：5A06铝合金常规激光焊焊缝中心组织为等轴晶及粗大的树枝晶，正弦曲线型激光摆动焊接焊缝中心组织仍存在较多树枝晶，但较常规激光焊焊缝中心组织发生一定程度的细化。实施例二对LF6铝合金对接结构进行焊接。激光焊接前将距离焊缝中心(20～50)mm范围内的氧化皮、油污等杂质清理干净；焊接时，激光束摆动路径为螺旋型路径，如图2所示，摆动幅值H为2mm，摆动频率为300Hz，其他焊接工艺参数同常规激光焊工艺参数。结果表明：5A06铝合金常规激光焊焊缝中心组织为等轴晶及粗大的树枝晶，螺旋型激光摆动焊接焊缝中心组织仍然存在枝晶结构，较常规激光焊焊缝中心组织发生细化。实施例三对LF6铝合金对接结构进行焊接。对LF6铝合金对接结构进行焊接。激光焊接前将距离焊缝中心(20～50)mm范围内的氧化皮、油污等杂质清理干净；焊接时，激光束摆动路径为双螺旋型路径，如图3所示，摆动幅值H为2mm，摆动频率为300Hz，其他焊接工艺参数同常规激光焊工艺参数。结果表明：5A06铝合金常规激光焊焊缝中心组织为等轴晶及粗大的树枝晶，双螺旋型激光摆动焊接焊缝中心组织全部为等轴晶，无枝晶结构，较常规激光焊焊缝中心组织发生明显细化。本专利技术虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本专利技术，任何本领域技术人员在不脱离本专利技术的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本专利技术的保护范围应当以本专利技术权利要求所界定的范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，其特征在于：采用周期性摆动激光束焊接铝合金；激光摆动焊接过程中，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动。

【技术特征摘要】
1.一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，其特征在于：采用周期性摆动激光束焊接铝合金；激光摆动焊接过程中，激光热源按照不同的摆动模式在焊接熔池内周期性的摆动。2.如权利要求1所述的一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，其特征在于，所述摆动模式的摆动路径采用正弦曲线型或螺旋型或双螺旋型。3.如权利要求2所述的一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，其特征在于：所述正弦曲线型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时垂直于焊接方向激光束发生线性摆动，激光束在焊缝表面的焊接路径由上述两种运动轨迹复合形成。4.如权利要求2所述的一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，其特征在于：所述螺旋型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时发生周期性圆周运动，激光束在焊缝表面的焊接路径由上述两种运动轨迹复合形成。5.如权利要求2所述的一种可细化铝合金焊缝组织的激光焊接方法，其特征在于：所述的双螺旋型摆动路径具体为：摆动激光束在焊缝表面沿焊接方向匀速运动，同时发生周期性“∞”字运动，激光束在...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲宏韬，步贤政，胡文浩，胡洋，宋海勇，游东洋，周海波，韩维群，姚为，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11