非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统及工艺，系统包括分别设置于工作平台侧方的激光焊接组件、非转移型等离子弧焊接组件一、非转移型等离子弧焊接组件二，待焊工件置于工作平台上，非转移型等离子弧焊接组件一的非转移型等离子弧焊炬一、激光焊接组件的激光焊炬、非转移型等离子弧焊接组件二的非转移型等离子弧焊炬二沿待焊工件的焊接方向依次间隔排列，三者的中轴线位于同一竖直平面内且分别与待焊工件垂直。本发明专利技术可以解决马氏体不锈钢焊接接头脆性大、韧性差的瓶颈问题，并且工艺简单、生产效率高，是一种很有发展潜力的马氏体不锈钢焊接方法。本发明专利技术适用于马氏体不锈钢构件的制造。于马氏体不锈钢构件的制造。于马氏体不锈钢构件的制造。

【技术实现步骤摘要】
非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统及工艺


[0001]本专利技术涉及一种激光焊接系统，尤其是涉及一种非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统及工艺。

技术介绍

[0002]马氏体不锈钢具有优良的强度、硬度、耐磨性以及中等水平的耐蚀性，并且价格低廉，被广泛应用于核工业、石油化工、医疗设备等领域。但是，现有焊接技术条件下马氏体不锈钢焊接接头存在脆性大、韧性不足的问题，严重限制了马氏体不锈钢的推广应用。
[0003]传统的电弧焊具有对装配精度要求低、适应性强、保护效果好等优点，是目前使用最广泛的马氏体不锈钢焊接方法，但是其大热输入的特点容易造成热影响区性能恶化。虽然以激光焊为代表的高能束焊接方法可以改善热影响区的性能，但是熔合区以硬脆马氏体组织为主，显著降低接头韧性，引起接头脆化。因此，单纯的电弧焊或激光焊均难以满足马氏体不锈钢焊接的需求。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述问题，本专利技术的目的是提供非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统，解决现有马氏体不锈钢焊接方法接头脆性大、韧性不足的问题。并提供了其焊接工艺。
[0005]技术方案：一种非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统，包括分别设置于工作平台侧方的激光焊接组件、非转移型等离子弧焊接组件一、非转移型等离子弧焊接组件二，待焊工件置于工作平台上，非转移型等离子弧焊接组件一的非转移型等离子弧焊炬一、激光焊接组件的激光焊炬、非转移型等离子弧焊接组件二的非转移型等离子弧焊炬二沿待焊工件的焊接方向依次间隔排列，三者的中轴线位于同一竖直平面内且分别与待焊工件垂直。
[0006]待焊工件的母材为马氏体不锈钢，本系统将非转移型等离子弧与激光焊结合在一起，利用非转移型等离子弧对待焊工件进行焊前预热和焊后后热，降低接头的冷却速率，抑制热影响区马氏体的形成，改善接头韧性，实现马氏体不锈钢的优质、高效焊接。
[0007]进一步的，激光焊接组件还包括光纤、激光器、气瓶一、气管一、水管、激光水冷器，激光焊炬通过纤与激光器连接，激光器通过气管一与气瓶一连接，激光水冷器通过水管与激光器连接。
[0008]进一步的，非转移型等离子弧焊接组件一还包括正极水冷导线一、负极水冷导线一、等离子弧焊接电源一、气管二、气瓶二，等离子弧焊接电源一的正负极分别通过正极水冷导线一、负极水冷导线一与非转移型等离子弧焊炬一连接，气瓶二通过气管二与等离子弧焊接电源一连接。
[0009]进一步的，非转移型等离子弧焊接组件二还包括等离子弧焊接电源二、气管三、气瓶三、正极水冷导线二、负极水冷导线二，离子弧焊接电源二的正极通过正极水冷导线二与
非转移型等离子弧焊炬二的喷嘴连接，负极通过负极水冷导线二与非转移型等离子弧焊炬二的钨极连接，气瓶三通过气管三与等离子弧焊接电源二连接。
[0010]最佳的，非转移型等离子弧焊炬一的电弧与激光焊炬的激光束之间的间距为50～70mm，非转移型等离子弧焊炬二的电弧与激光焊炬的激光束之间的间距为200～250mm。在此间距下，能够保证待焊工件焊前预热和焊后后热的充分性，并使效果达到最佳。
[0011]最佳的，非转移型等离子弧焊炬一的电弧以及非转移型等离子弧焊炬二的电弧与待焊工件之间的距离均为80～150mm。
[0012]一种上述的非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统的焊接工艺，包括以下步骤：
[0013]步骤一：对钢板表面进行预处理，先用80#耐水砂纸打磨表面以去除表面氧化膜和油污，再用脱脂棉分别蘸取丙酮和酒精清洗试件表面，确保材料表面清洁没有污染；
[0014]步骤二：将预处理后的其中两个钢板水平对接放置组成待焊工件，并用工装夹具夹紧固定与工作平台上；
[0015]步骤三：将非转移型等离子弧焊炬一、激光焊炬、非转移型等离子弧焊炬二置于待焊工件上方，调整位置，启动系统进行焊接作业；
[0016]步骤四：焊接完成后，使工件在夹紧状态下自然冷却到室温。
[0017]进一步的，在步骤三中，焊接作业时的激光功率为4～7kW，离焦量为0mm，焊接电流为250～300A，焊接电压为25～50V，焊接速度为1～2m/min。
[0018]最佳的，激光束的保护气体、电弧的保护气体和工作气体均为氩气或者氦气。
[0019]最佳的，激光束的保护气体流量为10～13L/min，电弧的保护气体和工作气体流量分别为16～23L/min和6～9L/min。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点是：在焊接过程中利用前电弧对工件进行预热，利用后电弧对工件进行缓冷和回火热处理，抑制接头马氏体的形成，消除接头脆性，从根本上解决马氏体不锈钢的焊接难题，促进马氏体不锈钢焊接结构在工业领域的推广应用，减少接头中马氏体的数量，改善接头脆性，优化焊接工艺，节约加工时间和成产成本。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0023]一种非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统，如图1所示，包括分别设置于工作平台侧方的激光焊接组件、非转移型等离子弧焊接组件一、非转移型等离子弧焊接组件二。
[0024]激光焊接组件包括激光焊炬1、光纤5、激光器9、气瓶一10、气管一11、水管12、激光水冷器13，激光焊炬1通过纤5与激光器9连接，激光器9通过气管一11与气瓶一10连接，激光水冷器13通过水管12与激光器9连接。
[0025]非转移型等离子弧焊接组件一包括非转移型等离子弧焊炬一2、正极水冷导线一3、负极水冷导线一4、等离子弧焊接电源一6、气管二7、气瓶二8，等离子弧焊接电源一6的正负极分别通过正极水冷导线一3、负极水冷导线一4与非转移型等离子弧焊炬一2连接，气瓶二8通过气管二7与等离子弧焊接电源一6连接。
[0026]非转移型等离子弧焊接组件二包括非转移型等离子弧焊炬二18、等离子弧焊接电源二19、气管三20、气瓶三21、正极水冷导线二22、负极水冷导线二23，离子弧焊接电源二19的正极通过正极水冷导线二22与非转移型等离子弧焊炬二18的喷嘴16连接，负极通过负极水冷导线二23与非转移型等离子弧焊炬二18的钨极17连接，气瓶三21通过气管三20与等离子弧焊接电源二19连接，喷嘴16上还设有冷却水孔14，钨极17在喷嘴16内部且两者之间通等离子气15，非转移型等离子弧焊炬一2的结构与非转移型等离子弧焊炬二18的结构相同。
[0027]非转移型等离子弧焊炬一2、激光焊炬1、非转移型等离子弧焊炬二18沿待焊工件的焊接方向依次间隔排列，三者的中轴线位于同一竖直平面内且分别与待焊工件垂直。非转移型等离子弧焊炬一2的电弧与激光焊炬1的激光束之间的间距为50～70mm，非转移型等离子弧焊炬二18的电弧与激光焊炬1的激光束之间的间距为200～250mm。非转移型等离子弧焊炬一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统，其特征在于：包括分别设置于工作平台侧方的激光焊接组件、非转移型等离子弧焊接组件一、非转移型等离子弧焊接组件二，待焊工件置于工作平台上，非转移型等离子弧焊接组件一的非转移型等离子弧焊炬一(2)、激光焊接组件的激光焊炬(1)、非转移型等离子弧焊接组件二的非转移型等离子弧焊炬二(18)沿待焊工件的焊接方向依次间隔排列，三者的中轴线位于同一竖直平面内且分别与待焊工件垂直。2.根据权利要求1所述的非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统，其特征在于：激光焊接组件还包括光纤(5)、激光器(9)、气瓶一(10)、气管一(11)、水管(12)、激光水冷器(13)，激光焊炬(1)通过纤(5)与激光器(9)连接，激光器(9)通过气管一(11)与气瓶一(10)连接，激光水冷器(13)通过水管(12)与激光器(9)连接。3.根据权利要求1所述的非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统，其特征在于：非转移型等离子弧焊接组件一还包括正极水冷导线一(3)、负极水冷导线一(4)、等离子弧焊接电源一(6)、气管二(7)、气瓶二(8)，等离子弧焊接电源一(6)的正负极分别通过正极水冷导线一(3)、负极水冷导线一(4)与非转移型等离子弧焊炬一(2)连接，气瓶二(8)通过气管二(7)与等离子弧焊接电源一(6)连接。4.根据权利要求1所述的非转移型等离子弧辅助马氏体不锈钢激光焊接系统，其特征在于：非转移型等离子弧焊接组件二还包括等离子弧焊接电源二(19)、气管三(20)、气瓶三(21)、正极水冷导线二(22)、负极水冷导线二(23)，离子弧焊接电源二(19)的正极通过正极水冷导线二(22)与非转移型等离子弧焊炬二(18)的喷嘴(16)连接，负极通过负极水冷导线二(23)与非转移型等离子弧焊炬二(18)的钨极(17)连接，气瓶三(21)通过气管三(20)与等离子弧焊接电源二(...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪正轩，石铭霄，杨志东，陈书锦，李敬勇，陈琪昊，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：