一种窄间隙激光-双弧双丝复合焊接方法技术

本发明专利技术提出一种窄间隙激光

【技术实现步骤摘要】
一种窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法


[0001]本专利技术涉及一种焊接方法，具体涉及一种窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，属于焊接制造


技术介绍

[0002]窄间隙焊接技术起源于20世纪60年代，以美国和日本为代表的研究机构相继研发了多种窄间隙焊接方法(窄间隙焊接方法的定位为：板厚小于200mm，间隙小于20mm；板厚超过200mm，间隙小于30mm)，70年代美国和日本研发的窄间焊接技术成果先后在潜艇、核电设备压力容器中获得推广应用。随着时代的进步，窄间隙焊接技术已发展越来越成熟，同时窄间隙焊接技术在焊接质量、生产效率、经济成本等方面的诸多优势，必将是未来厚板结构焊接发展的重要方向之一。
[0003]传统的厚壁焊接往往采用大角度坡口，焊接过程中填入材料较多，焊接时采用多层多道焊接，焊接应力大，焊接工件变形大，热影响区宽，降低焊接接头的塑韧性。随着深海工程、核电、压力容器等领域对厚壁金属构件的需求日益广泛，对厚壁构件的焊接质量和焊接效率也提出了更高要求。窄间隙焊接技术因采用窄且深的小角度U型或I型坡口，具有焊接效率高、焊材消耗少及热输入低等优势，且随着板厚的增加，窄间隙焊接的优势愈加明显。
[0004]厚壁窄间隙焊接技术按其所采取的工艺进行分类，可分为窄间隙埋弧焊(NG
‑
SAW)、窄间隙熔化极气体保护焊(NG
‑
GMAW)、窄间隙钨极氩弧焊(NG
‑
GTAW)等。其中窄间隙埋弧焊(NG
‑
SAW)焊接效率高，在压力容器等领域应用较广，但在熔透方面，很难实现单面焊双面成形，需增加衬垫进行焊接，同时热输入大，因此对焊接热输入敏感材料受限；窄间隙熔化极气体保护焊(NG
‑
GMAW)操作灵活，效率较高，但由于属熔化极气体保护焊范畴，焊缝中易出现气孔等缺陷、同时坡口侧壁的熔合问题也是其关键难点问题；窄间隙钨极氩弧焊(NG
‑
GTAW)焊缝成型优良且焊接接头质量高，但其焊接速度低、熔敷效率低，导致需要填充道数增多、焊接接头变形大、组织粗大等问题。
[0005]窄间隙激光
‑
TIG电弧复合焊接技术将激光与电弧两种热源复合在一起，共同作用于一个熔池，充分发挥两种热源各自的优势，与窄间隙TIG焊相比，激光的引入能够增加焊缝熔深、提高电弧稳定性、增加焊接速度及金属熔敷效率。尽管窄间隙激光
‑
TIG复合焊焊接质量高、焊接速度快、组织性能优异，但在大厚度材料的焊接中仍存在熔敷效率低、侧壁熔合不良等问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提出一种窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，通过双TIG电弧的引入增加侧壁熔透性配合通过平行送进的双丝的能够有效解决侧壁熔合不良问题；且双丝的引入能够显著增加熔敷效率，由此能够实现厚壁构件窄间隙的高效焊接。
[0007]一种窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，用于对待焊试件的窄间隙坡口进行焊
接；
[0008]将激光束置于窄间隙坡口中间位置，两个用于产生TIG电弧的钨极位于所述激光束后侧，且并列分布在窄间隙坡口的两个侧壁之间；两根焊丝在位于所述激光束前方，且并列分布在窄间隙坡口的两个侧壁之间；
[0009]焊接时，所述激光束与两个钨极产生的双TIG电弧同时输出热源，两根焊丝同时送入熔池，两根焊丝在激光束与双TIG电弧的共同作用下熔化进入熔池，对窄间隙坡口进行多层单道焊接。
[0010]作为本专利技术的一种优选方式，当焊缝两侧的母材材质相同时，采用两根材质相同的焊丝，且两根焊丝的直径和送丝速度相同；
[0011]当焊缝两侧的母材材质不同时，采用两根不同材质的焊丝，且两根焊丝的材质和与之对应侧母材的材质相同，依据焊接需求分别确定两根焊丝的直径和送丝速度。
[0012]作为本专利技术的一种优选方式，两个钨极的交流电源的相位相同。
[0013]作为本专利技术的一种优选方式，两根焊丝和与之对应侧侧壁之间的间距相等。
[0014]作为本专利技术的一种优选方式，两根焊丝的送丝速度为1m/min～8m/min，焊丝直径为0.8mm～1.6mm。
[0015]作为本专利技术的一种优选方式，用于产生TIG电弧的钨极的长度为10mm～50mm；两个钨极之间的间距为1mm～3mm。
[0016]作为本专利技术的一种优选方式，用于产生所述激光束的激光热源的功率为1000W～10000W；离焦量为
‑
10mm～10mm；摆动频率为20Hz～400Hz；摆动幅度为0.5mm～15mm。
[0017]作为本专利技术的一种优选方式，步骤1：设计坡口形式，对待焊工件进行预处理，调节两根焊丝、激光束、两个钨极间的空间位置关系；
[0018]步骤2：设置焊接参数，所述焊接参数包括：送丝速度、焊丝直径、离焦量、激光功率、激光束摆动方式、激光束摆动幅度和频率、焊接电流、焊接电压、钨极长度、双钨极间距；
[0019]步骤3：实施焊接：启动焊接电源开关，使激光束与两个钨极产生的双TIG电弧同时输出热源，两根焊丝同时送入熔池，集成有两根焊丝、激光器和两个钨极的焊枪沿焊接方向按设定速度移动；焊接过程中，激光束按设定轨迹和频率摆动；
[0020]焊接过程中，通过TIG焊电弧弧压跟踪功能，实时调整复合焊枪的高度位置，确保复合焊枪与待焊工件的距离一致，依据步骤2中设置的焊接参数进行单道多层焊接，最终实现厚板窄间隙焊接。
[0021]作为本专利技术的一种优选方式，利用设置在激光束前侧的送丝组件将两根并列设置的焊丝送入窄间隙坡口的两个侧壁之间；
[0022]利用设置在激光束后侧并列设置的两个电极组件提供双TIG电弧热源；
[0023]利用送气组件将保护气体均匀的送入熔池周围；
[0024]焊接过程中，利用枪体冷却单元对焊接装置本体进行冷却，利用电极组件对电极进行冷却。
[0025]作为本专利技术的一种优选方式，送丝组件中通过两个相互独立的送丝单元，分别将两根焊丝送入窄间隙坡口的两个侧壁之间。
[0026]有益效果：
[0027](1)本专利技术的复合焊接方法能够实现高熔敷效率条件下的优质焊接：焊接过程同
时送两根焊丝，且两根焊丝在在窄间隙坡口内平行排布，平行送进；与激光
‑
TIG电弧复合焊相比，窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法的送丝速度可以提高2倍以上；通过激光摆动、双钨极在窄间隙坡口内并列排布，增加电弧在窄间隙坡口中对侧壁的熔化面积，进而保证侧壁熔合效果。双丝送入方式大幅提升焊丝金属填充能力，因此必然会使焊接金属熔敷效率大幅提升，实现焊接效率进一步提升。
[0028]且由于在焊缝的左右两侧各设置一根焊丝，增加了焊丝金属熔化宽度，熔化焊丝顺利铺展至窄间隙坡口两侧，铺展性好，保证了窄间隙条件下的焊接质量且通过激光摆动、双TI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，其特征在于：用于对待焊试件的窄间隙坡口进行焊接；将激光束置于窄间隙坡口中间位置，两个用于产生TIG电弧的钨极位于所述激光束后侧，且并列分布在窄间隙坡口的两个侧壁之间；两根焊丝在位于所述激光束前方，且并列分布在窄间隙坡口的两个侧壁之间；焊接时，所述激光束与两个钨极产生的双TIG电弧同时输出热源，两根焊丝同时送入熔池，两根焊丝在激光束与双TIG电弧的共同作用下熔化进入熔池，对窄间隙坡口进行多层单道焊接。2.如权利要求1所述的窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，其特征在于：当焊缝两侧的母材材质相同时，采用两根材质相同的焊丝，且两根焊丝的直径和送丝速度相同；当焊缝两侧的母材材质不同时，采用两根不同材质的焊丝，且两根焊丝的材质和与之对应侧母材的材质相同，依据焊接需求分别确定两根焊丝的直径和送丝速度。3.如权利要求1所述的窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，其特征在于：两个钨极的交流电源的相位相同。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，其特征在于：两根焊丝和与之对应侧侧壁之间的间距相等。5.如权利要求1
‑
3任一项所述的窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，其特征在于：两根焊丝的送丝速度为1m/min～8m/min，焊丝直径为0.8mm～1.6mm。6.如权利要求1
‑
3任一项所述的窄间隙激光
‑
双弧双丝复合焊接方法，其特征在于：用于产生TIG电弧的钨极的长度为10mm～50mm；两个钨极之间的间距为1mm～3mm。7.如权利要求1
‑
3任...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕彬，黄瑞生，陈健，费大奎，赵德民，武鹏博，徐锴，范成磊，梁晓梅，聂鑫，
申请(专利权)人：哈尔滨焊接研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：