一种激光修饰焊接方法技术

本申请公开了一种激光修饰焊接方法，涉及激光焊接领域，旨在解决现有修饰焊接方法无法消除焊缝更深层的气孔缺陷的技术问题。所述激光修饰焊接方法，包括以下步骤：在惰性气体保护下，采用激光器和激光焊接头对待焊接金属材料进行第一次激光修饰焊接后，进行清理，获得初始焊缝I；所述第一次激光修饰焊接时，所述激光焊接头未开启二维振镜扫描功能；基于所述初始焊缝I，获得第二次激光修饰焊接参数；基于所述第二次激光修饰焊接参数，在惰性气体保护下，采用激光器和激光焊接头对所述所述初始焊缝I进行第二次激光修饰焊接，获得修饰焊缝II；所述第二次激光修饰焊接时，所述激光焊接头开启二维振镜扫描功能。启二维振镜扫描功能。启二维振镜扫描功能。

【技术实现步骤摘要】
一种激光修饰焊接方法


[0001]本申请涉及激光焊接领域，尤其涉及一种激光修饰焊接方法。

技术介绍

[0002]激光焊具有能量密度高、焊缝深度比大、焊接变形小、效率高、材料适应性广等优势，被广泛应用于航空、航天、核电、轨道交通等领域的金属结构件焊接。随着大功率激光器的发展，大熔深、高速激光焊接在效率、变形和精度控制方面的优势更为凸显。大功率激光深熔焊接主要依赖于金属蒸发反冲力下匙孔的建立，而金属蒸发产生的羽辉和熔池的剧烈振荡，会造成激光焊表面成形不光滑、咬边、下榻、气孔等缺陷，严重影响了焊接质量和结构的安全可靠性。因此，采用修饰焊的方法改善激光焊缝质量具有十分重要的工程意义。
[0003]但目前的修饰焊方法大多为热导焊方法，其修饰层深度有限，无法消除焊缝更深层的气孔缺陷。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的是提供一种激光修饰焊接方法，旨在解决现有修饰焊接方法无法消除焊缝更深层的气孔缺陷的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提出了：一种激光修饰焊接方法，包括以下步骤：
[0006]在惰性气体保护下，采用激光器和激光焊接头对待焊接金属材料进行第一次激光修饰焊接后，进行清理，获得初始焊缝I；所述第一次激光修饰焊接时，所述激光焊接头未开启二维振镜扫描功能；
[0007]基于所述初始焊缝I，获得第二次激光修饰焊接参数；
[0008]基于所述第二次激光修饰焊接参数，在惰性气体保护下，采用激光器和激光焊接头对所述所述初始焊缝I进行第二次激光修饰焊接，获得修饰焊缝II；所述第二次激光修饰焊接时，所述激光焊接头开启二维振镜扫描功能。
[0009]作为本申请一些可选实施方式，在所述基于所述初始焊缝I，获得第二次激光修饰焊接参数之前，还包括：
[0010]对所述初始焊缝I进行外观成形和内部质量检测，对具有咬边或下榻过大的缺陷处，采用于待焊接金属材料相同材质的金属填充片进行填充。
[0011]作为本申请一些可选实施方式，所述待焊接金属材料包括：碳钢、不锈钢和铝合金中的至少一种。
[0012]作为本申请一些可选实施方式，所述待焊接金属材料的厚度为3～5mm。
[0013]作为本申请一些可选实施方式，所述第一次激光修饰焊接的参数包括：不开启二维振镜扫描功能，激光焦距为480mm，焦点光斑直径为0.36mm，激光输出功率为4kW，焊接速度为1.2m/min，保护气采用纯度为99.999％的高纯氩气。
[0014]作为本申请一些可选实施方式，所述第二次激光修饰焊接的参数包括：开启二维振镜扫描功能，激光焦距为480mm，焦点光斑直径为0.36mm，扫描路径为直径4mm的圆，扫描
频率为50Hz，激光输出功率为4kW，修饰焊焊接速度为1.2m/min。
[0015]作为本申请一些可选实施方式，所述惰性气体包括氦气、氩气和氮气中至少一种；所述惰性气体的纯度为≥99％。
[0016]作为本申请一些可选实施方式，所述激光器包括光纤激光器、碟片激光器和半导体激光器中至少一种。
[0017]作为本申请一些可选实施方式，所述焊接方式包括搭接和插接中至少一种。
[0018]作为本申请一些可选实施方式，所述焊接位置包括立焊、横焊和仰焊中至少一种。
[0019]现有的修饰焊接方法通常为TIG重熔修饰焊、电子束修饰焊、激光修饰焊等。TIG重熔修饰焊熔深浅、效率低、热输入大，对接头变形和组织性能影响较大；电子束修饰焊需要真空环境、可达性较差、工艺过程相对复杂。现有激光修饰焊主要采用光束离焦增大光斑尺寸、积分镜改变光束能量分布的方法，降低激光的能量密度，使激光焊由深熔焊方式转变为热导焊方式，熔深变小、熔宽变大，减小焊缝表面咬边量和近表层的气孔缺陷，提高焊缝成形质量。但这两种激光修饰方法由于都是热导焊的方法，修饰层深度有限，无法消除焊缝更深层的气孔缺陷。因此，本申请提出了一种激光修饰焊接方法，即在惰性气体保护下，采用激光器和激光焊接头对待焊接金属材料进行第一次激光修饰焊接后，进行清理，获得初始焊缝I；所述第一次激光修饰焊接时，所述激光焊接头未开启二维振镜扫描功能；基于所述初始焊缝I，获得第二次激光修饰焊接参数；基于所述第二次激光修饰焊接参数，在惰性气体保护下，采用激光器和激光焊接头对所述所述初始焊缝I进行第二次激光修饰焊接，获得修饰焊缝II；所述第二次激光修饰焊接时，所述激光焊接头开启二维振镜扫描功能。可以看出，本申请在惰性气体保护下，分两次对待焊接金属进行修饰焊接，第一次在进行激光修饰焊接时未开启激光焊接头的二维振镜扫描功能，第二次在进行激光修饰焊接时开启了激光焊接头的二维振镜扫描功能，基于二维振镜扫描的方式改变光束运动轨迹和作用位置进行修饰焊的方法，深度修复表层和内部缺陷，改善焊缝质量；而二维振镜扫描并不会改变光束本身能量分布，从而可以在深熔焊模式下进行修饰焊接，进而相较于现有技术中采用光束离焦和积分镜整形的热传导方式修饰焊接方法，使修饰层更深，最大程度地减少更深层的内部焊接缺陷。
附图说明
[0020]图1是本申请实施例所述激光修饰焊接方法的步骤流程示意图；
[0021]图2是本申请实施例所述激光修饰焊接方法的原理示意图；
[0022]其中，1
‑
准直镜；2
‑
X轴振镜；3
‑
Y轴振镜；4
‑
激光束；5
‑
聚焦镜；6
‑
初始焊缝I；7
‑
修饰焊缝II；8
‑
待焊金属材料。
具体实施方式
[0023]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0024]激光焊具有能量密度高、焊缝深度比大、焊接变形小、效率高、材料适应性广等优势，被广泛应用于航空、航天、核电、轨道交通等领域的金属结构件焊接。随着大功率激光器的发展，大熔深、高速激光焊接在效率、变形和精度控制方面的优势更为凸显。大功率激光深熔焊接主要依赖于金属蒸发反冲力下匙孔的建立，而金属蒸发产生的羽辉和熔池的剧烈
振荡，会造成激光焊表面成形不光滑、咬边、下榻、气孔等缺陷，严重影响了焊接质量和结构的安全可靠性。因此，采用修饰焊的方法改善激光焊缝质量具有十分重要的工程意义。
[0025]但目前的修饰焊方法大多为热导焊方法，其修饰层深度有限，无法消除焊缝更深层的气孔缺陷。如现有的修饰焊接方法通常为TIG重熔修饰焊、电子束修饰焊、激光修饰焊等。TIG重熔修饰焊熔深浅、效率低、热输入大，对接头变形和组织性能影响较大；电子束修饰焊需要真空环境、可达性较差、工艺过程相对复杂。现有激光修饰焊主要采用光束离焦增大光斑尺寸、积分镜改变光束能量分布的方法，降低激光的能量密度，使激光焊由深熔焊方式转变为热导焊方式，熔深变小、熔宽变大，减小焊缝表面咬边量和近表层的气孔缺陷，提高焊缝成形质量。但这两种激光修饰方法由于都是热导焊的方法，修饰层深度有限，无法消除焊缝更深层的气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光修饰焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：在惰性气体保护下，采用激光器和激光焊接头对待焊接金属材料进行第一次激光修饰焊接后，进行清理，获得初始焊缝I；所述第一次激光修饰焊接时，所述激光焊接头未开启二维振镜扫描功能；基于所述初始焊缝I，获得第二次激光修饰焊接参数；基于所述第二次激光修饰焊接参数，在惰性气体保护下，采用激光器和激光焊接头对所述所述初始焊缝I进行第二次激光修饰焊接，获得修饰焊缝II；所述第二次激光修饰焊接时，所述激光焊接头开启二维振镜扫描功能。2.根据权利要求1所述激光修饰焊接方法，其特征在于，在所述基于所述初始焊缝I，获得第二次激光修饰焊接参数之前，还包括：对所述初始焊缝I进行外观成形和内部质量检测，对具有咬边或下榻过大的缺陷处，采用于待焊接金属材料相同材质的金属填充片进行填充。3.根据权利要求1所述激光修饰焊接方法，其特征在于，所述待焊接金属材料包括：碳钢、不锈钢和铝合金中的至少一种。4.根据权利要求2所述激光修饰焊接方法，其特征在于，所述待焊接金属材料的厚度为3～5mm。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振新，王东晔，张成竹，虞文军，张骞，李洪林，林波，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：