中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法，属于金属材料焊接技术领域。本方法采用大功率光纤激光双枪对称焊接中厚板船用钛合金T型接头，由激光器按照50%分能原则，分出2道激光，通过光纤传送至两台激光焊接头，左右激光焊接头沿T型接头焊接路径中心线对称分布，由对称分布的激光焊接头发出两束激光同时作用在T型接头两侧，两侧激光光斑沿接头焊缝中心线对称分布，同步进行焊接。采用该方法可实现厚度为6mm～20mm的船用钛合金T型接头双面一次焊透成型，有利于降低焊接变形，提高焊接质量和焊接效率。提高焊接质量和焊接效率。提高焊接质量和焊接效率。

【技术实现步骤摘要】
中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法


[0001]本专利技术属于金属材料焊接
，尤其涉及一种中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法。

技术介绍

[0002]对于承压结构的钛合金中厚（6mm
‑
20mm）板T型材的焊接，为了满足钛合金T型材焊接接头根部焊透，且焊接质量满足技术要求，传统焊接方法是开大角度坡口，然后采用钨极氩弧焊（GTAW）或熔化气体保护焊（GMAW）填充盖面焊接，焊接效率低，热输入大，焊后变形大，常导致扭曲变形，后续校形难度极大，变形严重会致使型材无法修复，致使零部件不合格。
[0003]激光焊接T型材常采用以下方法：一种方法是T接头单道激光一次焊透，这要求单道激光功率要足够大，能够穿透腹板厚度，该方法焊接效率高，但是焊接变形大，T型材垂直度和弯曲度难以保证，且焊接接头易出现侧壁未熔合等缺陷；第二种方法是分两次进行激光焊接，两侧分开焊接，焊接变形较大，焊接效率低，抗扭曲能力较弱，焊后变形难以校正；第三种方法是采用单面或双面坡口，先用小功率激光焊打底，实现根部焊透，再通过GTAW、GMAW、激光填丝或激光复合焊单面填充盖面，该方法需要分两侧多次焊接，造成焊接周期长，焊接效率低，焊接变形大；第四种是采用激光
‑
GMAW复合焊，该方法可实现单面或双面一次焊接成型，但是激光电弧复合装置较为复杂，灵活性和可达性较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法，实现中厚板钛合金T型接头一次焊透成型，满足高质量、高尺寸精度和高焊接效率的同时，有利于降低焊接变形，且设备集成度高，灵活性和可达性好。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法，采用一台激光器按照50%分能，分出两道激光，通过光纤分别传送至两台对称设于所述T型接头腹板两侧的激光焊接头；焊接过程中，两台激光焊接头发出的激光束同时作用于T型接头两侧的焊缝上，两侧的激光束和激光光斑均沿T型接头焊缝中心线对称分布，以相同的焊接速度同步施焊；所述激光束与T型接头面板的夹角为5
°
～20
°
，所述激光器功率为10～20kw。
[0006]在其中一个实施例中，根据板厚和工艺要求，焊接之前分别设置包括激光的输出形式、功率、离焦量、激光倾斜角度和偏移量、焊接速度在内的参数，两侧激光束焊接工艺参数保持一致。
[0007]进一步地，T型接头腹板两侧均设有保护罩，所述保护罩用于确保焊接过程中高温区域处于纯氩气氛围。
[0008]进一步地，激光束与焊接方向夹角为90
°
～105
°
。
[0009]进一步地，激光束与T型接头面板的夹角为5
°
。
[0010]进一步地，所述焊接速度为30～150cm/min。
[0011]进一步地，所述T型接头的面板和腹板的厚度为6～20mm。
[0012]本专利技术采用大功率光纤激光双枪同步对称焊接中厚板钛合金T型接头，可达到以下有益效果：1、采用该方法可实现厚度为6mm～20mm的船用钛合金T型接头双面一次焊透成型，有利于降低焊接变形，提高焊接质量和焊接效率；2、两侧HIGYAG激光焊接头激光源由一个激光器发出，设备集成度高，灵活性和可达性较好；3、通过调节两侧激光束的输出形式、功率、激光倾斜角度和偏移量、离焦量、焊接速度等参数，可实现不同规格的船用钛合金T型接头的焊接，工艺适用性良好；4、两束激光对称同步焊接，一次成型，焊接效率高；5、激光器最大输出功率可达20kW，可满足中厚板钛合金激光穿透能力需求；6、采用大功率光纤激光双枪同步对称焊接，激光熔池和小孔热源相互藕合、相互作用，相比单束激光可明显提高激光能量的熔透能力；7、采用大功率光纤激光双枪同步对称焊接，母材、焊缝和热影响区之间的应力相互约束，相互作用，整体焊接应力会明显降低，焊后变形减少，腹板垂直度精度高，尤其具有优良的抗扭曲变形能力；8、本专利技术可实现中厚板船用钛合金T型接头的双面一次焊接成型，整个焊接过程无电弧等其它热源的引入，有利于降低焊接变形。
附图说明
[0013]图1为本申请实施方式中的大功率光纤激光双枪同步对称焊接中厚板钛合金T型接头的示意图；图2是实施例1中10mm
⊥
10mm TA5钛合金T型材焊缝外观图；图3是实施例1中10mm
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10mm TA5钛合金T型材宏观断面图；图4是实施例2中16mm
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16mm Ti80钛合金T型材焊缝外观图；图5是实施例2中16mm
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16mm Ti80钛合金T型材宏观断面图。
[0014]图中，1.面板，2.腹板，3.左侧激光，4.右侧激光，5.左侧激光焊接头，6.右侧激光焊接头，7.左侧保护罩，8.右侧保护罩，9.左侧纯氩气，10.右侧纯氩气，11.左侧光纤，12.右侧光纤，13.激光器，14.左侧深熔焊缝，15.右侧深熔焊缝，16.左侧熔池和小孔，17.右侧熔池和小孔，18.焊接方向。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“前”、“后”、“左”、“右”等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
和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。
[0016]本申请提供一种中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法，采用大功率光纤激光双枪同步对称焊接中厚板钛合金T型接头，无需开坡口，可实现一次焊接成型，保证满足根部焊透的同时，提高焊接效率、降低焊接变形。
[0017]如图1所示，母材由面板1和腹板2组成，二者垂直放置形成待焊T型接头；激光器13按照50%分能通过左侧光纤11和右侧光纤12分成两束激光，分别传输到左侧激光焊接头5和右侧激光焊接头6；所述激光器采用IPG激光器，激光器功率范围为10～20KW；所述左侧激光焊接头5和右侧激光焊接头6采用HIGYAG激光焊接头。左侧激光焊接头5和右侧激光焊接头6沿焊缝中心线对称分布，由两侧激光头发出的左侧激光3和右侧激光4也沿焊缝中心线呈对称分布；两束激光同时作用在T型接头两侧，两侧的激光光斑沿T型接头焊缝中心线对称分布，同步进行焊接。通过调节左侧激光3和右侧激光4激光功率、离焦量，以便在T型接头两侧形成对称分布的左侧熔池和小孔16和右侧熔池和小孔17，进而获得左侧深熔焊缝14和右侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法，其特征在于，采用一台激光器按照50%分能，分出两道激光，通过光纤分别传送至两台对称设于所述T型接头腹板两侧的激光焊接头；焊接过程中，两台激光焊接头发出的激光束同时作用于T型接头两侧的焊缝上，两侧的激光束和激光光斑均沿T型接头焊缝中心线对称分布，以相同的焊接速度同步施焊；所述激光束与T型接头面板的夹角为5
°
～20
°
，所述激光器功率为10～20kw。2.根据权利要求1所述的中厚板钛合金T型接头大功率光纤激光双枪对称焊接方法，其特征在于，根据板厚和工艺要求，焊接之前分别设置包括激光的输出形式、功率、离焦量、激光倾斜角度和偏移量、焊接速度在内的参数，两侧激光束焊接工艺参数保持一致。3.根据权利要求1所述的中厚板钛合金T型接头...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘甲，符成学，余巍，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：