激光CMT复合焊接系统、焊接方法及铝合金车体焊接构件技术方案

本发明专利技术涉及激光电弧复合焊接领域，提供了一种激光CMT复合焊接系统、焊接方法及铝合金车体焊接构件。其中，激光CMT复合焊接系统包括焊接工装平台、激光器、CMT焊枪和激振器；所述焊接工装平台上固定待焊工件，相邻所述待焊工件之间形成焊缝，所述激光器和所述CMT焊枪之间留有间隙并均设于所述焊缝处，所述激光器产生的激光与所述CMT焊枪产生的焊接电弧共同作用在所述焊缝处并形成熔池，所述激振器产生的振动传递至所述熔池处，促使所述熔池中的气体排出。本发明专利技术能够大幅降低甚至消除气孔，同时可以改善焊接接头的组织性能，提升焊接接头质量。

Laser CMT Composite Welding System, Welding Method and Aluminum Alloy Body Welding Components

【技术实现步骤摘要】
激光CMT复合焊接系统、焊接方法及铝合金车体焊接构件
本专利技术涉及激光电弧复合焊接
，特别是涉及一种激光CMT复合焊接系统、焊接方法及铝合金车体焊接构件。
技术介绍
激光与CMT(ColdMetalTransfer，冷金属过渡)复合焊接能够获得比激光与MIG(MetalInert-GasWelding，熔化极惰性气体保护焊)复合焊接更低的焊接热输入、更快的焊接速度、更好的工艺稳定性和更高的能量控制精度，更容易满足高速列车车体，特别是铝合金车体焊接构件对低变形、高质量的苛刻焊接要求。但在复合焊接过程中，无论工艺措施控制的多么严格到位，要想完全消除气孔仍然是难以做到的，尤其是高速深熔焊接，熔池深度大且凝固速度快，熔池内部的气体来不及逸出而极易禁锢在焊缝内部形成气孔。在减少铝合金激光-电弧复合焊接气孔的问题上，研究人员采用的工艺措施大体上是减小激光功率、增大电弧能量、降低焊接速度等，上述措施均延长了熔池凝固时间，促进了熔池内部气体的逸出，可以有效地降低气孔数量，然而它们却显然抹杀了铝合金激光-电弧复合焊接低变形、高效率、高质量的优势。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。本专利技术的目的是提供一种激光CMT复合焊接系统及焊接方法，以解决熔池内部的气体来不及逸出而极易禁锢在焊缝内部形成气孔的问题，在保证激光CMT复合焊接技术优势的同时，大幅降低甚至消除气孔。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种激光CMT复合焊接系统，包括焊接工装平台、激光器、CMT焊枪和激振器；所述焊接工装平台上固定待焊工件，相邻所述待焊工件之间形成焊缝，所述激光器和所述CMT焊枪之间留有间隙并均设于所述焊缝处，所述激光器产生的激光与所述CMT焊枪产生的焊接电弧共同作用在所述焊缝处并形成熔池，所述激振器产生的振动传递至所述熔池处，促使所述熔池中的气体排出。一个具体实施例中，还包括振动参数控制器，所述振动参数控制器与所述激振器连接。一个具体实施例中，还包括加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述激振器的附近，且所述加速度传感器与所述振动参数控制器连接。一个具体实施例中，所述激振器安装在所述焊接工装平台上或待焊工件上。一个具体实施例中，所述激振器的数量为一个或多个；所述激振器产生的振动以正弦波的形式传递至所述熔池。一个具体实施例中，所述正弦波以垂直于所述熔池的方向和平行于所述熔池的方向交替传递。本专利技术另一个实施例还提供一种利用上述激光CMT复合焊接系统的焊接方法，其包括如下步骤：将待焊工件固定在焊接工装平台上；将激振器固定在焊接工装平台或待焊工件上；启动激振器；启动焊接控制开关，激光器发射激光同时CMT焊枪产生焊接电弧，对焊缝进行复合焊接形成熔池。进一步地，在所述将待焊工件固定在焊接工装平台上的步骤之前还包括：先去除待焊工件表面的油污和氧化膜。进一步地，所述将激振器固定在焊接工装平台或待焊工件上的步骤中，还包括：将加速度传感器固定在所述激振器的附近。进一步地，在所述启动激振器的步骤之前，还包括先设定所述激光器和CMT焊枪的焊接工艺参数；所述启动激振器的步骤进一步包括：通过振动参数控制器启动所述激振器，并设定所述激振器的振动参数。本专利技术的另一实施例还提供一种铝合金车体焊接构件，至少包括第一工件和第二工件，所述第一工件和所述第二工件之间采用上述所述的焊接方法焊接在一起。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术实施例提供的一种激光CMT复合焊接系统，包括焊接工装平台、激光器、CMT焊枪和激振器；所述焊接工装平台上固定待焊工件，相邻所述待焊工件之间形成焊缝，所述激光器和所述CMT焊枪之间留有间隙并均设于所述焊缝处，所述激光器产生的激光与所述CMT焊枪产生的焊接电弧共同作用在所述焊缝处并形成熔池，所述激振器产生的振动传递至所述熔池处，促使所述熔池中的气体排出。本实施例将激振器引入激光CMT复合焊接技术，将激振器的振动作为外部激励以增强熔池金属的搅拌作用，促进熔池内部气体的逸出，在保证激光CMT复合焊接技术优势的同时，大幅降低甚至消除气孔，同时可以改善焊接接头的组织性能，提升焊接接头质量。本专利技术采用的激光CMT复合焊接技术相比激光MIG复合焊接技术，具有更低的焊接热输入、更快的焊接速度、更好的工艺稳定性和更高的能量控制精度，更容易满足高速列车铝合金车体焊接构件对低变形、高质量的苛刻焊接要求。本专利技术操作简单、便捷，成本低廉，具有较大的实用价值。附图说明图1为本专利技术实施例一种激光CMT复合焊接系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例一种激光CMT复合焊接系统的另一结构示意图；图中：1：激光器；2：CMT焊枪；3：待焊工件；4：焊接工装平台；5：加速度传感器；6：振动参数控制器；7：激振器。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。本专利技术通过三个具体实施例对本专利技术进行具体说明：实施例1参见图1和图2所示，本专利技术实施例1提供了一种激光CMT复合焊接系统，包括焊接工装平台4、激光器1、CMT焊枪2和激振器7；所述焊接工装平台4上固定待焊工件3，相邻所述待焊工件3之间形成焊缝，所述激光器1和所述CMT焊枪2之间留有间隙并均设于所述焊缝处，所述激光器1产生的激光与所述CMT焊枪2产生的焊接电弧共同作用在所述焊缝处并形成熔池，所述激振器7用于提供机械振动，其产生的振动传递至所述熔池处，促使所述熔池中的气体排出。需要说明的是，本实施例中，“焊缝”是指未焊接时相邻待焊工件3之间形成的缝隙。本实施例将激振器7的振动作为外部激励引入激光CMT复合焊接过程，增强熔池金属的搅拌作用而加速流体的流动速度，促进熔池内部气体的逸出，在保证激光CMT复合焊接技术优势的同时，大幅降低甚至消除气孔，同时振动对熔池凝固过程的晶粒具有一定破碎作用而改善焊接接头的组织和性能。进一步地，激光器1和CMT焊枪2沿焊缝的长度方向间隔设置，该间隔可以控制在3mm左右。一个具体实施例中，还包括振动参数控制器6，所述振动参数控制器6与所述激振器7连接，用于设定或调整激振器7的参数，该参数可以是激振力和振动频率。一个具体实施例中，还包括加速度传感器5，所述加速度传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光CMT复合焊接系统，其特征在于，包括焊接工装平台、激光器、CMT焊枪和激振器；所述焊接工装平台上固定待焊工件，相邻所述待焊工件之间形成焊缝，所述激光器和所述CMT焊枪之间留有间隙并均设于所述焊缝处，所述激光器产生的激光与所述CMT焊枪产生的焊接电弧共同作用在所述焊缝处并形成熔池，所述激振器产生的振动传递至所述熔池处，促使所述熔池中的气体排出。

【技术特征摘要】
1.一种激光CMT复合焊接系统，其特征在于，包括焊接工装平台、激光器、CMT焊枪和激振器；所述焊接工装平台上固定待焊工件，相邻所述待焊工件之间形成焊缝，所述激光器和所述CMT焊枪之间留有间隙并均设于所述焊缝处，所述激光器产生的激光与所述CMT焊枪产生的焊接电弧共同作用在所述焊缝处并形成熔池，所述激振器产生的振动传递至所述熔池处，促使所述熔池中的气体排出。2.根据权利要求1所述的激光CMT复合焊接系统，其特征在于，还包括振动参数控制器，所述振动参数控制器与所述激振器连接。3.根据权利要求2所述的激光CMT复合焊接系统，其特征在于，还包括加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述激振器的附近，且所述加速度传感器与所述振动参数控制器连接。4.根据权利要求1所述的激光CMT复合焊接系统，其特征在于，所述激振器安装在所述焊接工装平台上或待焊工件上。5.根据权利要求1所述的激光CMT复合焊接系统，其特征在于，所述激振器的数量为一个或多个；所述激振器产生的振动以正弦波的形式传递至所述熔池。6.根据权利要求5所述的激光CMT复合焊接系统，其特征在于，所述正弦波以垂直于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓辉，马寅，杨志斌，李帅贞，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37