一种基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法，包括焊接基材预处理，对铝合金板带成型之前铣出焊接坡口，焊接前进行激光清洗预热处理，在焊接前利用激光器产生的脉冲激光对经过预处理的铝合金板带的边进行激光清洗预热处理，脉冲激光用在焊枪前的待焊接处，激光器的输出端与焊接坡口表面垂直，对焊接坡口表面的氧化层和油污进行清理，同时实现对铝合金板带进行与预热。本发明专利技术够实现高温高湿环境下铝合金螺旋焊管焊接铝合金基材预热、焊缝清洗、焊接后焊缝清洗等焊接前后表面预处理工作，焊接后铝合金壳体具有耐久性高、密封性能好的特点，保证产品质量的稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法


[0001]本专利技术涉及铝合金焊接
，特别涉及一种基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法。

技术介绍

[0002]铝合金螺旋焊管是以铝合金卷板为原料，通过铝合金螺旋焊管生产线，将铝合金卷板按一定的螺旋线角度卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成铝合金螺旋焊管的成品。铝合金螺旋焊管与铝合金直缝焊管相比，可连续高效率生产。但是铝合金的焊缝处极易产生气孔，一但焊接条件控制不好就会影响焊接质量，这种影响在连续生产的铝合金螺旋焊管上表现的尤为明显。特别是在高温高湿环境下，焊材的表面含水量高，在焊接的过程中，这些水分被分解产生氢气，并溶解在铝合金熔池当中，当熔池凝固时氢气无法有效溢出，便集聚在焊缝中，最终形成气孔，影响焊缝质量。现有的控制方法多是通过提前对基材进行干燥处理，然后在数小时内进行焊接，但是在夏季或者高温高湿的环境中进行焊接时，这些现行的控制方法均无法有效控制基材表层的含水量，仍然会在焊缝中出现大量的气孔，影响产品质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法。
[0004]本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法，包括以下步骤：S100焊接基材预处理，在铝合金螺旋焊管成型前，对铝合金板带成型之前进行剪切边，再用铣边机铣出焊接坡口，然后去除修去板边毛刺，进行管坯成型；S200进行焊接前激光清洗预热处理，焊接前利用激光器产生的脉冲激光对经过经过预处理的铝合金板带的边进行激光清洗预热处理，所述脉冲激光作用在焊枪前的待焊接处，所述激光器输出功率200-1000W，输出波长1064nm，脉冲频率5-30kHz，所述激光器的输出端距离焊接基材的距离为100mm-250mm，脉冲激光的单脉冲能量为10-60mJ，激光器的输出端与焊接坡口表面垂直，使激光光束垂直于待焊接的焊接坡口表面，对焊接坡口表面的氧化层和油污进行清理，同时实现对铝合金板带进行与预热。
[0005]所述脉冲激光作用在焊枪前10-200mm处。
[0006]所述激光器所输出的激光为脉冲线激光，工作线宽在5mm-100mm的范围内可调。
[0007]所述激光器为激光二极管泵浦脉冲固体激光器。
[0008]所述激光器的输出端包括与螺旋焊管成型机的焊枪整合在一起的激光清洗模块Ⅰ和激光清洗模块Ⅱ；所述激光清洗模块Ⅰ和激光清洗模块Ⅱ位于所述焊枪之前。
[0009]所述脉冲激光作用在焊枪前10mm-15mm处。
[0010]所述激光器的功率为500 W，脉冲频率为10kHz，单脉冲能量为50mJ，工作线宽为
15mm。
[0011]所述激光器的功率为500 W，脉冲频率为15kHz，单脉冲能量为33mJ，工作线宽为15mm。
[0012]本专利技术具有以下有益技术效果：1）该方法能够实现高温高湿环境下铝合金螺旋焊管焊接铝合金基材预热、焊缝清洗、焊接后焊缝清洗等焊接前后表面预处理工作，焊接后铝合金壳体具有耐久性高、密封性能好的特点，保证产品质量的稳定性。
[0013]2）铝合金焊接前进行了激光清洗，对基材进行预热处理，使基材温度达到50-300摄氏度，明显改善材料的可焊性，降低焊接气孔率；在加热并保持一定温度的过程中可以降低焊接接头区域的温差，使热影响区的淬硬倾向减弱；在焊接过程中有利于氢气的逸出，降低焊缝中的氢含量，防止冷裂纹的产生，改善焊接接头的塑性及韧性。
附图说明
[0014]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0015]附图1是本专利技术中激光清洗模块与铝合金螺旋焊管的相对关系示意图。
[0016]附图2是本专利技术中激光清洗模块与焊枪的相对关系示意图。
[0017]附图3是本专利技术的实施状态图。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在本专利技术所述的“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，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。
[0019]下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0020]本专利技术提供了一种基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法，包括以下步骤：首先对进行焊接前基材预处理，在成型之前，先对铝合金板带进行剪切边，再用铣边机铣出焊接坡口，去除板边毛刺，进行管坯成型；然后对焊接坡口进行焊接前激光清洗预热处理，通过激光器对焊接坡口处进行预处理，除去氧化膜并实现对基材的预热。
[0021]激光器选用高功率大能量激光二极管泵浦脉冲固体激光器，当然也可以选用其他类型的激光器，例如光纤激光器等；激光器的输出功率为200-1000W，输出波长1064nm，脉冲频率为5-30kHz可调，最大单脉冲能量可达10-60mJ；激光器输出的激光为脉冲线激光，工作线宽在5mm-100mm的范围内可调。
[0022]如附图1和附图2所示，激光器的输出端包括与螺旋焊管成型机的焊枪整合在一起的激光清洗模块Ⅰ和激光清洗模块Ⅱ，两个激光清洗模块位于焊枪之前，从而在焊接时两个激光清洗模块先对铝合金螺旋焊管的焊接坡口进行预处理；具体地，激光清洗模块Ⅰ和激光清洗模块Ⅱ位于焊枪前从而使激光作用在焊枪前侧10-200mm处，优选为10mm-15mm，其距离焊接坡口100mm-250mm，实现激光清洗、预热与焊接同时进行。
[0023]铝合金焊接时焊接接头中极易产生气孔，氢是铝及铝合金焊接时发生气孔的主要原因。氢主要来自弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分是焊缝气孔发生的重要原因。铝合金的液体熔池很容易形成气孔，铝合金在液体状态下可以溶剂较多的氢，在由液态凝结时，溶解度急剧下降，氢来如果无法溢出，就会聚集在焊缝中构成气孔。为了避免气孔的产生、获得杰出的焊接接头，焊接前必须严格控制焊接材料的含水量，特别是在夏季、潮湿等环境中。
[0024]本专利技术的方法将激光清洗与基材的焊前预热相结合,利用激光器发出的短脉冲激光，对铝合金板带的焊接坡口及其两侧表面的氧化膜、油污进行清洗，同时利用激光器对焊接前基材坡口及其两侧表面进行预热，可使铝合金基材表面温度达到50-300摄氏度，保证基材在焊接过程的稳定和焊缝质量。具体地，激光清洗模块Ⅰ和激光清洗模块Ⅱ发出的激光光束垂直于待焊接的焊接坡口表面，其脉冲持续时间短, 一般在纳秒甚至飞秒量级,激光光束作用时间短，油污、氧化层或水分等表面涂覆层可以瞬间吸收聚焦的激光能量，使焊接表面的油污、氧化层或水分发生瞬间蒸发或剥离，有效地清除表面附着物或表面涂层。同时，激光清洗模块产生的高能的短脉冲激光,会产生很大的热梯度和较高的加热速度，对焊接前基材坡口及其两侧表面进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S100焊接基材预处理，在铝合金螺旋焊管成型前，对铝合金板带成型之前进行剪切边，再用铣边机铣出焊接坡口，然后去除修去板边毛刺，进行管坯成型；S200进行焊接前激光清洗预热处理，焊接前利用激光器产生的脉冲激光对经过经过预处理的铝合金板带的边进行激光清洗预热处理，所述脉冲激光作用在焊枪前的待焊接处，所述激光器输出功率200-1000W，输出波长1064nm，脉冲频率5-30kHz，所述激光器的输出端距离焊接基材的距离为100mm-250mm，脉冲激光的单脉冲能量为10-60mJ，激光器的输出端与焊接坡口表面垂直，使激光光束垂直于待焊接的焊接坡口表面，对焊接坡口表面的氧化层和油污进行清理，同时实现对铝合金板带进行与预热。2.根据权利要求1所述的基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法，其特征在于：所述脉冲激光作用在焊枪前10-200mm处。3.根据权利要求1所述的基于激光清洗技术的铝合金螺旋焊管焊接预处理方法，其特征在于：所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：成巍，马新强，任远，王靖雯，戈海龙，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：