一种用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法，其包括以下步骤：S1、将待焊母材的接头处用150目砂纸打磨去除氧化皮，再清洗干净；S2、用夹具装配待焊母材，并使接头处间隙为0‑1.5mm；S3、将MIG焊枪固定在激光器上，并使MIG焊枪的送丝端前置于激光器发出的激光束1‑3mm处，其中，激光束垂直于焊接方向，MIG焊枪的焊丝与待焊母材的上表面所呈角度为25‑70°；S4、进行复合焊接，并在起始阶段使激光焊接与MIG电弧焊接的维持时间为0.1s。本发明专利技术具有焊接熔深大，焊接速度快、工件变形小，装配要求低、熔池搭桥能力强，焊接质量高，焊缝性能好，易于实现自动焊等优点。

A laser arc hybrid welding method for butt gap of high strength steel

【技术实现步骤摘要】
一种用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法
本专利技术涉及焊接方法
，尤其涉及一种用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法。
技术介绍
随着汽车工业轻量化的不断发展，高强钢因兼具低质量，高强度，高延展率，高变形吸收功等优点对于汽车轻量化做出了巨大贡献。在环境保护方面，尽管出现了铝、镁、碳纤维等替代性汽车材料，但从生产、使用、报废回收的整个生命周期来看，钢材的二氧化碳排放量是最低的；在安全性能方面，在同等冲击碰撞条件下，钢质车底盘强韧性比铝合金等其他材料有着更好的冲击吸收功及变形吸收功，在很大程度上保证了使用者的生命安全；在材料加工性方面，钢材有着较好的塑韧性和焊接性，铝合金等材料普遍加工性能较差，塑韧性低，焊接性差，对加工生产条件要求严格；所以钢材具有其他材料不可比拟的竞争优势，未来10至20年高强钢将是汽车制造的主导材料。激光焊接有着能量集中且易于控制，热影响区较窄，熔深较大，焊接速度较快，焊后残余应力小变形小等诸多优点，但其间隙容忍度差，一旦间隙大于光斑尺寸将导致无法施焊，这就要就在实际生产中使用受到很大限制；MIG电弧焊有着较大熔宽，单道焊可适应一定间隙，但其焊接速度很慢，且熔深较浅，能量较为发散，焊后变形较大，在实际生产效率比较低。激光-MIG电弧复合焊兼顾激光焊的大熔深、MIG电弧的大熔宽等互补式的优点，在工业生产中得到了一定应用。一般情况下激光在前，电弧在后，可实现较好的工艺性能，但在大间隙(间隙尺寸大于激光光斑)的情况下，同样受到限制。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种适用于大间隙、焊接质量好的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术提供的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法，其包括以下步骤：S1、将待焊母材的接头处用150目砂纸打磨去除氧化皮，再清洗干净；S2、用夹具装配所述待焊母材，并使接头处间隙为0-1.5mm；S3、将MIG焊枪固定在激光器上，并使所述MIG焊枪的送丝端前置于激光器发出的激光束1-3mm处，其中，所述激光束垂直于焊接方向，所述MIG焊枪的焊丝与所述待焊母材的上表面所呈角度为25-70°；S4、进行复合焊接，并在起始阶段使所述激光焊接与MIG电弧焊接的维持时间为0.1s。进一步地，所述步骤S3之前包括步骤:S30、根据待焊母材的材质选择MIG焊枪所用的焊丝，所述焊丝为普通焊丝或表面镀铜高强钢焊丝，当使用普通焊丝时，对普通焊丝进行除油、酸洗和烘干的焊前处理。进一步地，所述激光器输出功率为2-5kW，激光光斑直径0.4mm-0.6mm，激光离焦量为0mm，焊接速度为2.0m/min-5.0m/min；进一步地，所述MIG焊枪的焊丝直径为1.2mm，焊丝的通电电流为100-180A，电弧电压为16-30V，送丝速度为4.5-20.0m/min。进一步地，所述MIG焊枪的同轴保护气包括纯度为99.99％的氩气，且所述MIG焊枪的同轴保护气流量为15-25L/min。进一步地，所述待焊母材的厚度为1-3mm，所述焊丝距离所述待焊母材的上表面间距为1-2mm。进一步地，所述步骤S1中，通过酒精或丙酮清洗所述待焊母材的接头处。本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术的焊接方法，可以不用开坡口，利用MIG焊枪前置、激光器后置的复合焊接方式，能适应更大的装配间隙，其具有焊接熔深大，焊接速度快、工件变形小，装配要求低、熔池搭桥能力强，焊接质量高，焊缝性能好，易于实现自动焊等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法的焊接状态图；图2是本专利技术的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法的接头处间隙为0.5mm的焊缝图；图3是本专利技术的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法的接头处间隙为1mm的焊缝图；图4是本专利技术的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法的接头处间隙为1.5mm的焊缝图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。参阅图1所示，本专利技术的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法，其包括以下步骤：S1、将待焊母材4的接头处用150目砂纸打磨去除氧化皮，再清洗干净；其中，可以通过酒精或丙酮清洗待焊母材4的接头处；S2、用夹具装配待焊母材4，并使接头处间隙为0-1.5mm，其无需背面衬底也可实现单侧单道的双面成形。在本专利技术中，还可以使待焊母材4的两板有较小错边或无错边。S3、将MIG焊枪3固定在激光器上，并使MIG焊枪3的送丝端前置于激光器发出的激光束1-3mm处，其中，激光束1垂直于焊接方向，MIG焊枪3的焊丝5与待焊母材4的上表面所呈角度为25-70°；本专利技术中，当处于不同激光和焊丝的间距下，激光和MIG电弧的耦合作用和效果不同，这显著影响了电弧的形态和尺寸，以及焊接熔池的纵向长度和横向宽度。同时，本专利技术在对接焊小间隙下可以采用较大倾角(40-70°)，但对接间隙较大情况下必须采用较小倾角(25-40°)，MIG焊枪3的焊丝倾角影响着电弧能量的空间分布。S4、进行复合焊接，并在起始阶段使激光焊接与MIG电弧焊接的维持时间为0.1s。本专利技术中，激光焊接和MIG电弧焊接两热源能够形成一个热源且形成一个共同熔池，焊丝5通过MIG焊枪3送入熔池表面，形成短路过渡，而在大电流的情况下为射流过渡不再断弧。优选地，本专利技术的步骤S3之前包括步骤:S30、根据待焊母材的材质选择MIG焊枪所用的焊丝，焊丝为普通焊丝或表面镀铜高强钢焊丝，当使用普通焊丝时，对普通焊丝进行除油、酸洗和烘干等焊前处理，以确保不引入杂质。本专利技术中，激光器输出功率为2-5kW，激光光斑直径0.4mm-0.6mm，激光离焦量为0mm，焊接速度为2.0m/min-5.0m/min；MIG焊枪的焊丝直径为1.2mm，焊丝的通电电流为100-180A，电弧电压为16-30V，送丝速度为4.5-20.0m/min。MIG焊枪3的同轴保护气包括纯度为99.99％的氩气，且MIG焊枪的同轴保护气流量为15-25L/min。优选地，本专利技术中的待焊母材4的厚度为1-3mm，焊丝5距离待焊母材4的上表面间距为1-2mm。实施例一：参阅图2所示，焊接母材为HR420LA低合金高强钢，厚度为3mm平板对接焊，焊丝为表面镀铜高强钢焊丝，牌号为JM56；具体步骤如下：...

【技术保护点】
1.一种用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将待焊母材的接头处用150目砂纸打磨去除氧化皮，再清洗干净；/nS2、用夹具装配所述待焊母材，并使接头处间隙为0-1.5mm；/nS3、将MIG焊枪固定在激光器上，并使所述MIG焊枪的送丝端前置于激光器发出的激光束1-3mm处，其中，所述激光束垂直于焊接方向，所述MIG焊枪的焊丝与所述待焊母材的上表面所呈角度为25-70°；/nS4、进行复合焊接，并在起始阶段使所述激光焊接与MIG电弧焊接的维持时间为0.1s。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待焊母材的接头处用150目砂纸打磨去除氧化皮，再清洗干净；
S2、用夹具装配所述待焊母材，并使接头处间隙为0-1.5mm；
S3、将MIG焊枪固定在激光器上，并使所述MIG焊枪的送丝端前置于激光器发出的激光束1-3mm处，其中，所述激光束垂直于焊接方向，所述MIG焊枪的焊丝与所述待焊母材的上表面所呈角度为25-70°；
S4、进行复合焊接，并在起始阶段使所述激光焊接与MIG电弧焊接的维持时间为0.1s。


2.如权利要求1所述的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法，其特征在于，所述步骤S3之前包括步骤:
S30、根据待焊母材的材质选择MIG焊枪所用的焊丝，所述焊丝为普通焊丝或表面镀铜高强钢焊丝，当使用普通焊丝时，对普通焊丝进行除油、酸洗和烘干的焊前处理。


3.如权利要求1或2所述的用于对接间隙的高强钢激光电弧复合焊焊接方法，其特征在于，所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张培磊，刘政君，叶欣，闫华，李绍伟，吴頔，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31