一种脉冲双光束激光焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种脉冲双光束激光焊接方法，包括：对待焊接不锈钢工件的待焊区域表面进行清理；对所述待焊接不锈钢工件进行装配及装夹固定，待焊接不锈钢工件焊接接头的装配间隙小于0.1mm，其中对接接头错边小于预设值；采用脉冲双光束激光，按照预设激光焊接参数对待焊接头进行定位焊；采用脉冲双光束激光对所述待焊接接头进行焊接。本发明专利技术公开的脉冲双光束激光焊接方法，能够实现对薄壁弱刚性不锈钢的高变形精度控制、高质量焊接。高质量焊接。高质量焊接。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲双光束激光焊接方法


[0001]本专利技术属于焊接
，尤其涉及一种脉冲双光束激光焊接。

技术介绍

[0002]航空航天某些产品需要实现薄壁钢性结构的整体化、轻量化、低成本制造，对结构件的装配效率和尺寸精度提出了越来越高的要求。与其它焊接方式相比，激光焊接具有能量密度高、深宽比大、热影响区范围小、焊接速度快以及焊缝成形美观的优点，成为目前航空航天领域实现薄壁弱刚性结构件焊接的重要焊接方法。
[0003]激光焊接分为热导焊和深熔焊两种模式，其中适合热导焊的功率密度范围是105～106W/cm2，其熔深较浅；适合激光深熔焊的功率密度范围是106～107W/cm2，其熔深较深。为使厚度在1mm左右的不锈钢钢板焊透必须使用深熔焊的焊接方式，此时激光焊接的平均线输入能量较高。不锈钢的导热系数较小，变形控制难度较大。此外薄壁弱钢性结构增加了机加、钣金等成型过程中的尺寸精度控制难度，可能对焊接装配产生一定影响，并影响后续焊接质量以及整体部件的尺寸精度。
[0004]激光深熔焊本质特征是存在“小孔效应”，激光束通过小孔辐射到材料深层，在小孔内完成能量的传递和转换，获得深而窄的焊缝。然而无论是厚板大功率激光焊接，还是薄板较低功率激光焊接(熔深在1.0mm～3mm之间，最大激光功率在2kW左右)，只要是小孔未穿透工件，例如仅靠小孔底部熔池焊透工件，均会存在严重的小孔型气孔的问题。然而在某些航天产品的焊接质量要求中，对气孔的直径和数量均有严格的要求。
[0005]因此，目前迫切需要本领域技术人员提供一种新型不锈钢激光焊接方式，以有效解决薄壁弱刚性结构激光焊接的焊接装配适应性、焊接变形控制和容易出现的小孔型气孔等焊接缺陷，实现薄壁弱刚性结构的高变形精度控制和高焊接内部质量。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题为:提供了一种不锈钢脉冲双光束激光焊接方法，有效达到提高焊接装配适应性、控制焊接变形、抑制焊接气孔等焊接缺陷的目的，从而实现薄壁弱刚性不锈钢的高变形精度控制、高焊接内部质量。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种脉冲双光束激光焊接方法，其中，所述方法包括：
[0008]对待焊接不锈钢工件的待焊区域表面进行清理；
[0009]对所述待焊接不锈钢工件进行装配及装夹固定，其中，待焊接的不锈钢工件间的装配间隙小于0.1mm，对接接头错边小于预设值；
[0010]采用脉冲双光束激光，按照预设激光焊接参数对待焊接头进行定位焊；
[0011]采用脉冲双光束激光对所述待焊接接头进行焊接。
[0012]可选的，所述定位焊焊接长度范围为10mm～20mm，定位焊焊接间距范围为30mm～200mm。
[0013]可选的，所述脉冲双光束激光波形为矩形方波，脉冲宽度为20ms，脉冲频率为25Hz。
[0014]可选的，所述矩形方波脉冲的激光峰值功率范围为800W～1200W，激光基值功率为激光峰值功率的一半。
[0015]可选的，所述定位焊的离焦量为+5mm，焊接速度为1000mm/min；在焊接过程中，在所述待焊不锈钢工件的正面持续通入惰性气体将焊道与空气隔离。
[0016]可选的，所述惰性气体为纯度99.99％的氩气，或者氩气和氦气的混合气体。
[0017]可选的，所述焊接区域厚度范围为0.8mm～2.0mm。
[0018]可选的，所述待焊接接头为钉字型接头或对接接头。
[0019]可选的，所述脉冲双光束激光由所述固体激光器发出。
[0020]可选的，所述双光束激光光斑线性排列，光斑间距范围为0.6mm～0.8mm。本专利技术具有以下优点：
[0021]本专利技术实施例公开的脉冲双光束激光焊接方法，第一方面，通过方波脉冲激光焊接，采用高热输入和低热输入周期性线性循环的方式，在保证熔深的条件下可以有效减少焊接热输入，从而在一定程度上控制焊接变形；第二方面，通过将单光束分离成双光束，改变了激光能量输入模式，区别于单光束激光焊接过程中的匙孔形态和熔池流动模式，减小了气孔倾向、合金元素烧损，增大了装配间隙、错边适应性，提高了激光焊接接头内部质量，从而实现薄壁弱刚性不锈钢的高变形精度控制、高质量焊接。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例的一种脉冲双光束激光焊接方法的步骤流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例的不锈钢脉冲双光束激光焊接焊接接头示意图；
[0024]图3为方波脉冲激光波形示意图；
[0025]图4为双光束激光焊接示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例的薄壁弱钢性零件焊接顺序示意图。
具体实施方式
[0027]下面根据具体的实施例，结合附图针对本专利技术进行详细说明。应当理解，此处所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。
[0028]图1为本专利技术实施例提供的一种脉冲双光束激光焊接方法的步骤流程图。
[0029]如图1所示，本专利技术实施例的脉冲双光束激光焊接方法包括如下步骤：
[0030]步骤101：对待焊接不锈钢工件的待焊区域表面进行清理。
[0031]在实际实现过程中，可使用钢丝刷打磨待焊区域表面至露出本体金属颜色，然后再用无水乙醇清洗打磨后的待焊接区域表面。本申请实施例中的待焊接不锈钢工件为薄壁弱钢性结构件。
[0032]步骤102：对待焊接不锈钢工件进行装配及装夹固定。
[0033]其中，待焊接的不锈钢工件间的装配间隙小于0.1mm。
[0034]在一种可选地实施例中，如图2所示，待焊接接头可以为钉字型接头或对接接头，其中，对接接头有错边要求，对接接头错边预设值可设置为小于焊接区域厚度δ的百分之十
五。
[0035]在一种可选地实施例中，焊接区域厚度δ的范围为0.8mm～2.0mm。
[0036]步骤103：采用脉冲双光束激光，按照预设激光焊接参数对待焊接头进行定位焊。
[0037]对于定位焊得到的焊接长度、焊接间距以及预设激光焊接参数可由本领域技术人员根据实际需求进行设置，本申请实施例中对此不做具体限制。
[0038]在一种可选地实施例中，定位焊焊接长度范围为10mm～20mm，定位焊焊接间距范围为30mm～200mm。
[0039]在一种可选地实施例中，定位焊的离焦量为+5mm，焊接速度为1000mm/min；在焊接过程中，在待焊不锈钢工件的正面持续通入惰性气体将焊道与空气隔离。惰性气体可以为纯度99.99％的氩气，或者氩气和氦气的混合气体。惰性气体流量可设置为10L/min～15L/min。
[0040]步骤104：采用脉冲双光束激光对待焊接接头进行焊接。
[0041]其中，所采用的脉冲激光波形为矩形方波，双光束激光光斑线性排列，脉冲双光束激光可由固体激光器发出，在焊接过程中在待焊工件的正面持续通入惰性气体将焊道与空气隔离，实施气氛保护。
[0042]在一种可选地实施例中，如图3中的方波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲双光束激光焊接方法，其特征在于，所述方法包括：对待焊接不锈钢工件的待焊区域表面进行清理；对所述待焊接不锈钢工件进行装配及装夹固定，其中，待焊接的不锈钢工件间的装配间隙小于0.1mm，其中，对接接头错边小于预设值；采用脉冲双光束激光，按照预设激光焊接参数对待焊接头进行定位焊；采用脉冲双光束激光对所述待焊接接头进行焊接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位焊焊接长度范围为10mm～20mm，定位焊焊接间距范围为30mm～200mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉冲双光束激光波形为矩形方波，脉冲宽度为20ms，脉冲频率为25Hz。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述矩形方波脉冲的激光峰值功率范围为800W～1200W，激光基值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王舒，王志敏，姚为，李保永，步贤政，谈哲君，孙少波，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：