【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光填丝焊，特别是一种基于激光功率调制的高压激光填丝焊焊接方法。
技术介绍
1、海洋油气设施和核电压力容器、管道等结构物长期负荷运营后由于腐蚀、撞击、事故或自然灾害等原因，易发生损坏，这些结构物的维修需使用水下焊接技术。水下焊接过程由于受到水和压力的影响，熔池不稳定，焊缝容易产生气孔、裂纹等缺陷，焊缝成形差，焊接接头性能低等难题。
2、水下局部干法焊接消除了水因素影响，焊接接头质量较好，是目前水下焊接采用的主要方法。水下激光焊接通过光纤进行能量的长距离传输，焊接维修控制精度高，热源能量高度集中，相比其他焊接方法激光焊在水下焊接方面有独特优势。相比激光自熔焊来说，激光填丝焊一方面可以降低焊接时对装配间隙的苛刻要求，大大提高焊接效率；另一方面，可以通过添加焊丝来弥补焊接过程中存在的元素烧损问题。目前，水下局部干法激光填丝焊接已经在核电领域得到了应用。
3、水下局部干法焊接质量的最关键影响是压力的影响。水深每增大10米，水下压力就会增大一个标准大气压，即100kpa。国家核电技术公司建成的我国第一套核电厂检修水下焊接实验系统，可以模拟30米水深工程环境(400kpa)，能够满足核电厂检修水下焊接机理研究和设备工艺实验研究的需要。海洋油气设施的水下焊接往往在水深更大的环境下焊接，环境压力对焊接质量的影响更加严重。
4、龙健等人研究了环境压力对激光焊接的影响，发现环境压力增大后焊接过程中有更多的纳米金属颗粒伴随金属蒸汽和等离子体向上喷射，使到达工件表面的激光能量显著减少。庞盛勇等人的研究表
5、在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本文针对高压环境为400kpa-700kpa情况下激光填丝焊接焊缝成形不连续问题，提出一种基于激光功率调制的高压激光填丝焊焊接方法：采用瞬时功率以矩形波变化的激光对所述焊丝进行激光填丝焊。一方面通过大的瞬时峰值功率快速加热焊丝形成大尺寸熔滴，使熔滴滴落的驱动力增大，促进熔滴过渡。另一方面小的瞬时波谷功率可以为等离子体和金属蒸气的消散提供足够的时间，减小等离子体和金属蒸气对激光束的屏蔽作用。结果表明，采用本方法可以显著促进高压环境激光填丝焊熔滴过渡，有效解决高压环境激光填丝焊焊缝成形连续性差的问题。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，基于激光功率调制的高压激光填丝焊焊接方法包括以下步骤，
3、在不小于400kpa的高压环境下，焊丝距离待焊对象的表面保持预定距离；
4、采用瞬时功率以矩形波变化的激光对所述焊丝进行激光填丝焊，熔滴进入待焊对象以产生连续的焊缝。
5、所述的方法中，预定距离为零至焊丝直径的1/2。
6、所述的方法中，所述待焊对象为钛合金。
7、所述的方法中，所述待焊对象为不锈钢。
8、所述的方法中，焊丝材料成分与待焊对象相同，焊丝直径为2mm。
9、所述的方法中，激光填丝焊中焊丝和待焊对象相对位置不变。
10、所述的方法中，产生连续的焊缝后，继续通入氩气直至待焊对象冷却至室温。
11、所述的方法中，通过压力容器形成不小于400kpa的高压环境，焊丝和待焊对象均在压力容器中实施激光填丝焊。
12、所述的方法中，激光填丝焊为水下激光焊。
13、所述的方法中，激光的调制振幅变化范围为平均功率的40％～50％。
14、所述的方法中，激光的调制频率变化范围为100hz-325hz，
15、所述的方法中，高压环境为400kpa-700kpa。
16、和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：常压下熔滴过渡方式为小颗粒+液桥过渡，高压不调制时为大滴颗粒过渡，高压激光功率调制时为小颗粒过渡，且过渡周期随调制频率增大逐渐增大。高压下采用激光功率波形调制，通过大的瞬时峰值功率快速加热焊丝形成大尺寸熔滴，使熔滴滴落的驱动力增大，促进熔滴过渡。同时波谷时小的峰值功率有助于等离子体和金属蒸气消散，促进了下一个周期波峰时材料对激光的吸收。本专利技术显著提高了高压环境激光填丝焊接的焊缝表面成形质量。
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1.一种基于激光功率调制的高压激光填丝焊焊接方法，其特征在于，其包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，预定距离为零至焊丝直径的1/2。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待焊对象和焊丝材料为钛合金或不锈钢。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，激光填丝焊中焊丝和待焊对象相对位置不变。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，产生连续的焊缝后，继续通入氩气直至待焊对象冷却至室温。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过压力容器形成不小于400kPa的高压环境，焊丝和待焊对象均在压力容器中实施激光填丝焊。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，激光填丝焊为水下激光焊。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光的调制振幅为平均功率的40％-50％。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光的调制频率变化范围为100Hz-325Hz。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，高压环境为400kPa-700kPa。p>...
【技术特征摘要】
1.一种基于激光功率调制的高压激光填丝焊焊接方法，其特征在于，其包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，预定距离为零至焊丝直径的1/2。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待焊对象和焊丝材料为钛合金或不锈钢。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，激光填丝焊中焊丝和待焊对象相对位置不变。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，产生连续的焊缝后，继续通入氩气直至待焊对象冷却至室温。
6.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张林杰，揭延森，宁杰，龙健，王祥，罗锡柱，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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