高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法技术

本发明专利技术提供了一种高强钢激光‑MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法，其包括以下步骤：步骤S1、选择焊接方法和材料，焊接方法采用激光电弧复合焊接；步骤S2、进行焊前准备，对母材表面进行打磨，并去除表面氧化膜；步骤S3、进行激光电弧复合焊接；步骤S4、进行焊后检验，对焊缝截面进行观察。本发明专利技术降低了焊缝的气孔率，从而保证了焊缝的成形和质量。通过改变焊接方向和保护气流量，有效地抑制了激光等离子体的生长和金属蒸汽的喷发，使得熔滴过渡和匙孔成形稳定，从而减小了气孔率，使焊接效率和质量得到了进一步提升。

The method of controlling porosity in laser MIG hybrid welding of high strength steel

【技术实现步骤摘要】
高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法
本专利技术涉及激光复合焊领域，特别涉及一种高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法。
技术介绍
HR420LA是一种热成型用低合金高强度钢，可用于汽车零部件、底盘等场合。其化学成分为：C:≤0.10％，Si：≤0.5％，Mn:≤1.60％，P:≤0.025％，S:≤0.025％，Ait:≥0.015％，Nb:≤0.09％，Tia：≤0.15％，屈服强度大于等于420MPa。目前，如何在焊接过程中抑制气孔缺陷的产生，是高强钢激光电弧复合焊亟待解决的问题之一。传统的电弧焊接在工艺上已经非常成熟，设备投入小，参数控制简单。但是，随着现代工业的发展，电弧焊接变形大、效率低、工艺稳定性差、自动化程度低、材料浪费严重的缺点正逐渐显现出来，这些不足之处制约了其在现代制造工业中更为广泛的应用。激光焊接是上世纪中后期发展起来的一种焊接新技术，它是以高能量密度的激光作为热源，对金属进行熔化而形成焊接。与传统的焊接方法相比，激光焊因其熔深大、速度快、焊后变形相对较小以及适合难焊金属的焊接而广泛应用于许多工业领域。但激光焊接在部分工业应用上仍然存在一些难以克服的缺点，例如装夹精度要求高，焊接厚板时极易出现气孔、咬边等焊接缺陷，高反射率材料焊接困难等。在此背景下，激光电弧复合焊接的概念被提出。经试验证明，该技术能够充分集成激光焊接与电弧焊接的优点，具有焊接熔深大、工艺稳定性高、焊接效率高、焊接缝隙桥接能力强等优点，更适合现代焊接工业的发展需求在高强钢的激光电弧复合焊接过程中，各参数之间的匹配不当会对熔池的流动、匙孔的稳定性、激光与电弧的耦合程度等产生影响，从而导致气孔的生激光电弧复合焊接高强钢的技术在汽车等制造业中有着很大的发挥空间。其装配精度要求低、熔深大的特点是传统电弧焊和激光焊接所达不到的。解决复合焊接过程中出现的气孔问题，有利于焊缝质量的提高，能满足企业的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中激光电弧复合焊接过程中出现气孔的缺陷，提供一种高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法，其特点在于，所述气孔缺陷抑制方法包括以下步骤：步骤S1、选择焊接方法和材料，焊接方法采用激光电弧复合焊接；步骤S2、进行焊前准备，对母材表面进行打磨，并去除表面氧化膜；步骤S3、进行激光电弧复合焊接；步骤S4、进行焊后检验，对焊缝截面进行观察。根据本专利技术的一个专利技术，所述步骤S1中焊接材料选为HR420LA高强钢，尺寸为300mm×150mm×3mm。根据本专利技术的一个专利技术，所述步骤S1中焊接接头为对接，焊丝的直径为1.2mm的JM-56镀铜低合金钢气体保护焊丝。根据本专利技术的一个专利技术，所述焊丝的化学成分按质量的百分比为：C为0.06％-0.15％、Mn为1.4％-1.85％、Si为0.8％-1.15％、S≤0.035％、P≤0.025％、Cu≤0.5％。根据本专利技术的一个专利技术，所述步骤S2包括：分别用不同粗细的砂纸将母材表面打磨，然后用乙醇将表面擦拭干净，去除表面氧化膜；通过塞尺调整间隙，将所述塞尺置于两板之间后压紧，以保证间隙均匀一致。根据本专利技术的一个专利技术，所述步骤S2还包括：采用夹具将激光头和焊枪刚性固定，并通过调节所述夹具的X、Y、Z轴和旋转机构，实现焊丝端点与激光作用点之间间距的调节，所述焊枪和激光光束轴线的对中，以及所述焊丝尖端与工件表面的相对高度的调节。根据本专利技术的一个专利技术，所述步骤S2中热光丝间距为3～5mm，干伸长为10～15mm。根据本专利技术的一个专利技术，所述步骤S3中送丝速度为2～4m/min；气流量为5～25L/min；焊接速度为0.5～1.5m/min；激光功率为1.5～3kw。根据本专利技术的一个专利技术，离焦量为-1～+2mm；焊枪角度为40°～60°；热源位置为激光前置或电弧前置。根据本专利技术的一个专利技术，所述步骤S4包括：将焊缝沿横截面切开，经过标准的金相制备工序制成试样，通过超景深显微镜观察气孔的大小、数量以及分布情况。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法通过改变焊接方向和保护气流量，有效地抑制了激光等离子体的生长以及金属蒸汽的喷发，保证了匙孔和熔滴过渡的稳定性，使得焊缝能抑制气孔缺陷的产生。与现有技术相比，本专利技术降低了焊缝的气孔率，从而保证了焊缝的成形和质量。通过改变焊接方向和保护气流量，有效地抑制了激光等离子体的生长和金属蒸汽的喷发，使得熔滴过渡和匙孔成形稳定，从而减小了气孔率，使焊接效率和质量得到了进一步提升。附图说明本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中激光前置的示意图。图2a为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中激光前置，保护气流量为5L/min时的焊缝横截面示意图。图2b为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中激光前置，保护气流量为15L/min时的焊缝横截面示意图。图2c为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中激光前置，保护气流量为25L/min时的焊缝横截面示意图。图3为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中电弧前置的示意图。图4a为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中电弧前置，保护气流量为5L/min时的焊缝横截面示意图。图4b为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中电弧前置，保护气流量为15L/min时的焊缝横截面示意图。图4c为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中电弧前置，保护气流量为25L/min时的焊缝横截面示意图。图5为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法在不同热源位置时，气孔率与保护气流量之间的关系示意图。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。现在将详细参考附图描述本专利技术的实施例。现在将详细参考本专利技术的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本专利技术中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本专利技术说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本专利技术。图1为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中激光前置的示意图。图2a为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中激光前置，保护气流量为5L/min时的焊缝横截面示意图。图2b为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中激光前置，保护气流量为15L/min时的焊缝横截面示意图。图2c为本专利技术高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法中激光前置，保护气流量为25L/min时的焊缝横截面示意图。图3为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强钢激光‑MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法，其特征在于，所述气孔缺陷抑制方法包括以下步骤：步骤S1、选择焊接方法和材料，焊接方法采用激光电弧复合焊接；步骤S2、进行焊前准备，对母材表面进行打磨，并去除表面氧化膜；步骤S3、进行激光电弧复合焊接；步骤S4、进行焊后检验，对焊缝截面进行观察。

【技术特征摘要】
1.一种高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法，其特征在于，所述气孔缺陷抑制方法包括以下步骤：步骤S1、选择焊接方法和材料，焊接方法采用激光电弧复合焊接；步骤S2、进行焊前准备，对母材表面进行打磨，并去除表面氧化膜；步骤S3、进行激光电弧复合焊接；步骤S4、进行焊后检验，对焊缝截面进行观察。2.如权利要求1所述的高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法，其特征在于，所述步骤S1中焊接材料选为HR420LA高强钢，尺寸为300mm×150mm×3mm。3.如权利要求2所述的高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法，其特征在于，所述步骤S1中焊接接头为对接，焊丝的直径为1.2mm的JM-56镀铜低合金钢气体保护焊丝。4.如权利要求3所述的高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法，其特征在于，所述焊丝的化学成分按质量的百分比为：C为0.06％-0.15％、Mn为1.4％-1.85％、Si为0.8％-1.15％、S≤0.035％、P≤0.025％、Cu≤0.5％。5.如权利要求3所述的高强钢激光-MIG电弧复合焊接的气孔缺陷抑制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：分别用不同粗细的砂纸将母材表面打磨，然后用乙醇将表面擦拭干净，去除表面氧化膜；通过塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘微，张培磊，顾勇，顾思远，于治水，郑海钧，刘政君，
申请(专利权)人：上海汇众汽车制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31