一种随焊超声振动的激光焊接方法技术

一种随焊超声振动的激光焊接方法，属于焊接领域。该方法在焊接过程中施加预热，并在熔池后方一定距离的焊缝正面施加超声振动；预热温度T与超声头顶端到焊接位置的距离d存在对应关系，二者关系表达为：T＝30d‑40，其中T单位为℃，d单位为mm；超声施加的位置、功率和力根据预热温度下材料力学性能进行调整。本发明专利技术可以有效减小焊接残余应力，减少气孔和裂纹，从而提高焊缝的疲劳性能，减小焊接变形。进行预热能有效减小冷却过程的温度梯度，减小残余应力；且能提高超声施加区域的塑性，使超声的效果更好。超声冲击可以有效减小残余应力、细化晶粒并减少气孔和裂纹，从而提高焊缝的疲劳性能；焊缝金属塑性延展可以有效减小焊接变形。

A Laser Welding Method with Ultrasound Vibration

The invention relates to a laser welding method for ultrasonic vibration with welding, which belongs to the welding field. In this method, preheating is applied in the welding process and ultrasonic vibration is applied on the front of the weld seam at a certain distance behind the molten pool. There is a corresponding relationship between preheating temperature T and distance d from the top of the ultrasonic head to the welding position. The relationship between them is expressed as follows: T = 30 D 40, where T is temperature and D is mm; the position, power and force applied by ultrasound are adjusted according to the mechanical properties of the material at preheating temperature. \u3002 The invention can effectively reduce the welding residual stress, reduce the porosity and cracks, thereby improving the fatigue performance of the weld and reducing the welding deformation. Preheating can effectively reduce the temperature gradient and residual stress in the cooling process, and improve the plasticity of the applied area of ultrasound, so that the effect of ultrasound is better. Ultrasound impact can effectively reduce residual stress, refine grains and reduce porosity and cracks, thus improving fatigue properties of welds. Plastic elongation of weld metal can effectively reduce welding deformation.

【技术实现步骤摘要】
一种随焊超声振动的激光焊接方法
本专利技术属于焊接领域，涉及一种随焊超声振动的激光焊接方法。
技术介绍
焊接是一种局部加热和冷却的加热和冷却过程。加热时，焊缝周围金属膨胀，在夹具的约束作用下产生压缩塑性形变。冷却时，这部分金属收缩产生拉伸塑性形变、弹性形变以及拉应力，冷却到室温后仍然存在的应力就是残余应力。当焊接结束松开夹具后，残余应力重新分布，焊缝附近拉应力减小，远离焊缝区域产生压应力。在应力的作用下，工件产生挠曲变形。可见，焊接变形的主要原因是焊接残余应力。残余应力不仅会产生变形，而且会使承载时的载荷增大，不利于焊缝的疲劳性能。工件在焊接后难免会产生残余应力，残余应力的产生会造成焊接变形，且会使焊缝的疲劳性能降低。因此，在焊接结构中减小或消除残余应力非常重要。尽管已经探索了许多用于减少或消除残余应力的方法，但是它们通常在焊接之后单独进行，这对于大型焊接件来说效率较低且难以处理；而新开发的方法虽然在焊接过程中进行，但难以有效地消除残余应力。传统的随焊超声技术虽然可以消除残余应力，但有些焊接方法和材料的高温塑性区很小且距离熔池很近，因此很难将超声施加在高温塑性区上。中国专利CN104本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随焊超声振动的激光焊接方法，其特征在于以下步骤：第一步，将预热板放置在工作台上，预热板上方放置夹具，将工件放置于夹具上，并使用夹紧块对工件进行夹紧；将温度控制箱与预热板连接，将夹具通过温度监测装置与温度控制箱连接；所述工件上方设有热源、超声头和保护气喷嘴；所述热源为脉冲激光器，与工件加工面垂直；保护气为同轴保护，其喷嘴轴线与激光轴线重合；第二步，设置超声头位置及超声参数调整超声头使其处在焊接位置正后方，与焊接位置的距离d为8‑16mm保证超声头位置作用于预热后的热塑性区里；超声振动入射角调整范围为20‑40°，超声头顶端距离工件表面0‑0.2mm，超声功率密度Ii定为0.1‑0.375...

【技术特征摘要】
1.一种随焊超声振动的激光焊接方法，其特征在于以下步骤：第一步，将预热板放置在工作台上，预热板上方放置夹具，将工件放置于夹具上，并使用夹紧块对工件进行夹紧；将温度控制箱与预热板连接，将夹具通过温度监测装置与温度控制箱连接；所述工件上方设有热源、超声头和保护气喷嘴；所述热源为脉冲激光器，与工件加工面垂直；保护气为同轴保护，其喷嘴轴线与激光轴线重合；第二步，设置超声头位置及超声参数调整超声头使其处在焊接位置正后方，与焊接位置的距离d为8-16mm保证超声头位置作用于预热后的热塑性区里；超声振动入射角调整范围为20-40°，超声头顶端距离工件表面0-0.2mm，超声功率密度Ii定为0.1-0.375kW/mm2；第三步，开启温度控制箱设置预热温度T，对预热板进行预热，并根据温度监测装置测量的夹具温度对预热温度T进行调整；预热温度T与超声头顶端到焊接位置的距离d存在对应关系，二者关系表达为：T＝30d-40，其中T单位为℃，d单位为mm；第四步，设定激光参数，激光单脉冲能量2J≤E≤(2300-4000Ii)/400，以保证能够实现有效焊接且不会产生热裂纹，其中E单位为J，Ii单位为kW/mm2；脉宽设定为2-8ms；第五步，设置完成后...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴东江，刘俊，马广义，刘德华，唐博凯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21