一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种应用于焊接技术领域的中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，其包括以下步骤：对待焊接工件的表面进行打磨或清洗，然后将打磨或清洗后的待焊接工件固定在焊接工装夹具之上；选择直径为1.2mm的高强钢MAG焊焊丝作为焊接材料；采用体积分数为80％‑90％的Ar及体积分数10％‑20％的CO2混合保护气体，100％的Ar工件背面底部保护气，对母材进行激光电弧复合焊接。本发明专利技术公开的一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，具有不需预热、不开坡口、单道焊双面成形、全熔透、焊缝成形好以及无焊接气孔、裂纹、咬边、驼峰以及飞溅小、焊接效率高的优点。

Laser arc hybrid welding technology for medium and thick high strength steel plate

【技术实现步骤摘要】
一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺
本专利技术涉及焊接
，具体而言，涉及一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺。
技术介绍
目前国内外对于船用钢的焊接主要集中传统焊接方法以及改良的传统焊接方法上。虽然传统焊接方法的成本相对较低，但是其易产生未熔合、咬边以及焊瘤等缺陷。另外，传统的焊接方式不仅需要开设较大的焊接坡口、较多的填充焊丝以及较大的焊接热输入，还容易产生较大的焊接变形以及焊接效率低、质量差、激光电弧复合焊接飞溅大、焊缝成形差等问题。经过检索发现一些典型现有技术，如申请号为201310354614.5的专利公开了一种厚板高强钢激光电弧复合焊接方法及其夹具，该专利具有降低残余应力和变形，以及易于实现生产过程的自动化等优点。又如申请号为201210490879.3的专利公开了一种高强钢焊接方法，该专利采用激光和电弧双热源，得到的高强钢焊接结构中焊缝处的热影响区软化现象较低，提高了承力较大的焊接结构的安全性。又如申请号为201610842690.4的专利公开了一种提高激光-电弧复合焊接过程稳定性的焊接方法，该专利通过对保护气体进行低温处理，并在电弧焊枪一侧附加单独的旁轴保护气，其轴线方向指向激光作用点及其上方，可以提高焊接过程的稳定性。可见，如何利用激光电弧对钢板进行焊接，其实际应用中的亟待处理的实际问题(如提高焊接效率以及稳定性等)还有很多未提出具体的解决方案。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足提供了一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，本专利技术的具体技术方案如下：一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，包括以下步骤：对待焊接工件的表面进行打磨或清洗，然后将打磨或清洗后的待焊接工件固定在焊接工装夹具之上；选择直径为1.2mm的高强钢MAG焊焊丝作为焊接材料；采用体积分数为80％-90％的Ar及体积分数10％-20％的CO2作为混合保护气体以及100％的Ar作为工件背面底部保护气，对母材进行激光电弧复合焊接；其中，激光功率为2至10kW，送丝速度为3至8m/min，焊接速度为1.5至2.1m/min，离焦量为-4至0mm，光丝间距1至4mm，激光束与母板之间所成夹角为90°，焊枪与水平面倾斜角度为25至45°。可选的，所述焊接材料的牌号为ER50-6或ER70S-6。可选的，所述中厚船用高强钢板厚度为4至20mm。可选的，所述中厚船用高强钢板不开坡口。可选的，所述混合保护气体的流量为10至20L/min，所述工件背面底部保护气的流量为15至30L/min。可选的，激光器采用YAG激光器、碟型激光器、光纤激光器、半导体激光器或CO2激光器。可选的，电弧采用MAG焊。本专利技术所取得的有益效果包括：本专利技术公开的一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，具有不需预热、不开坡口、单道焊双面成形、全熔透、焊缝成形好以及无焊接气孔、裂纹、咬边、驼峰以及飞溅小、焊接效率高的优点。附图说明从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术，将重点放在示出实施例的原理上。图1是本专利技术实施例之一中的一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺的流程示意图；图2是本专利技术实施例中激光电弧复合焊接的示意图；图3是本专利技术实施例一中激光电弧复合焊接的效果示意图；图4是本专利技术实施例二中激光电弧复合焊接的效果示意图。具体实施方式为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本专利技术的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本专利技术为一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，根据图1-4所示讲述以下实施例：实施例一：如图1所示，一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，包括以下步骤：对待焊接工件的表面进行打磨或清洗，然后将打磨或清洗后的待焊接工件固定在焊接工装夹具之上；选择直径为1.2mm的高强钢MAG焊焊丝作为焊接材料，所述焊接材料的牌号可以是ER50-6或ER70S-6；采用体积分数为80％-90％的Ar及体积分数10％-20％的CO2作为混合保护气体，采用100％的Ar作为工件背面底部保护气，对母材进行激光电弧复合焊接；其中，激光功率为2至10kW，送丝速度为3至8m/min，焊接速度为1.5至2.1m/min，离焦量为-4至0mm，光丝间距1至4mm，激光束与母板之间所成夹角为90°，焊枪与水平面倾斜角度为25至45°。进一步地，所述中厚船用高强钢板厚度为4至20mm，所述中厚船用高强钢板不开坡口。进一步地，所述混合保护气体的流量为10至20L/min，所述工件背面底部保护气的流量为15至30L/min。进一步地，激光器采用YAG激光器、碟型激光器、光纤激光器、半导体激光器或CO2激光器，电弧采用MAG焊。本实施例对8mm厚的船用高强钢AH32钢板进行激光-MAG复合焊，试验母材为AH32船用高强钢，规格为200mm×150mm，接头形式为不开坡口，采用Φ＝1.2mm的ER50-6焊丝和单道成形焊接工艺，试验设备采用由碟片激光与熔化极电弧组成的旁轴复合焊接系统。在试验过程中激光束垂直入射到工件，焊枪与激光束夹角为35°，并采用激光在前、电弧在后的方式复合焊接，如图2所示。激光器型号为TrupmfTrudisk10002，波长为1030nm，激光头准直焦距为200mm，聚焦焦距为300mm，传输光纤芯径为400μm；，弧焊电源型号FroniusTPS5000，电弧输出采用一元化控制，即送丝速度控制焊接电流、电压。焊接过程中采用KUKAKR60机械手带动复合焊接头进行运动实现焊接。激光-MAG复合焊工艺参数：激光功率7kW、送丝速度3.5m/min，焊接速度1.8m/min，离焦量为-1.5mm,光丝间距为1mm。焊接过程中采用体积分数为80％Ar和体积分数为20％CO2混合保护气，气体流量14L/min，工件背面底部保护采用100％Ar，气体的流量为25L/min。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，包括以下步骤：/n对待焊接工件的表面进行打磨或清洗，然后将打磨或清洗后的待焊接工件固定在焊接工装夹具之上；/n选择直径为1.2mm的高强钢MAG焊焊丝作为焊接材料；/n采用体积分数为80％-90％的Ar及体积分数10％-20％的CO2作为混合保护气体以及100％的Ar作为工件背面底部保护气，对母材进行激光电弧复合焊接；/n其中，激光功率为2至10kW，送丝速度为3至8m/min，焊接速度为1.5至2.1m/min，离焦量为-4至0mm，光丝间距1至4mm，激光束与母板之间所成夹角为90°，焊枪与水平面倾斜角度为25至45°。/n

【技术特征摘要】
1.一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，包括以下步骤：
对待焊接工件的表面进行打磨或清洗，然后将打磨或清洗后的待焊接工件固定在焊接工装夹具之上；
选择直径为1.2mm的高强钢MAG焊焊丝作为焊接材料；
采用体积分数为80％-90％的Ar及体积分数10％-20％的CO2作为混合保护气体以及100％的Ar作为工件背面底部保护气，对母材进行激光电弧复合焊接；
其中，激光功率为2至10kW，送丝速度为3至8m/min，焊接速度为1.5至2.1m/min，离焦量为-4至0mm，光丝间距1至4mm，激光束与母板之间所成夹角为90°，焊枪与水平面倾斜角度为25至45°。


2.如权利要求1所述的一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺，所述焊接材料的牌号为ER50-6或E...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峯，王凯，丁东红，杨景卫，何宽芳，卢清华，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44