【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种熔池耦合的窄间隙激光-gmaw复合焊方法，属于焊接。
技术介绍
1、窄间隙熔化极气体保护焊（ng-gmaw）方法的坡口尺寸和坡口横截面积显著小于常规焊方法，具有焊接生产效率高，经济成本低，焊接质量好等特点，在造船、核电、压力容器、工程机械等行业中厚板及厚板结构件制造中的应用越来越广。窄间隙熔化极气体保护焊过程最关键技术之一是解决侧壁熔合的问题。目前常采用的方式精准排布焊丝、电弧机械摆动和弯曲焊丝等，这些方式本质上都是驱动电弧周期性指向窄间隙坡口两侧壁从而解决两侧熔合不良的问题。以上方式解决侧壁熔合时，一方面由于需要焊丝或导电嘴在坡口内精准运动或排布，对窄间隙焊枪的性能要求极为严格，尤其是高强钢、钛合金等材料焊接时，焊丝长时间摆动时，会严重磨损导电嘴，进而影响焊接质量的稳定性和可靠性；另一方面由于电弧在坡口内摆动，且需要通过电弧加热熔化两侧壁，因此焊接速度不能太快，这限制了窄间隙焊接效率的进一步提高。
2、为了解决上述问题，一般期望焊丝或导电嘴不做机械性往复运动的情况下，仅使电弧发生周期性偏转，将电弧能量作用于窄间隙母材金属侧壁上，解决侧壁不熔合问题。目前主要存在两种方式，第一种方式是通过外加横向交变磁场驱动电弧周期性偏转，cn202111000648.5，名称为“一种双丝异种或同种金属磁控摆动电弧gtaw窄间隙焊接装置及方法”就是采用的这种方式。另一种方式是采用振镜摆动的激光束诱导电弧周期性偏转，cn201810577074.x，名称为“大厚板窄间隙振动激光-电弧复合焊接方法及其焊接装置”,cn20
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种熔池耦合的窄间隙激光-gmaw复合焊方法，通过激光束在窄间隙坡口中摆动熔化坡口侧壁，gmaw电弧不摆动，所形成的液态金属与激光熔池耦合最终形成焊缝，焊接效率高，长时间焊接作业焊缝质量稳定可靠，解决
技术介绍
中存在的技术问题。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种熔池耦合的窄间隙激光-gmaw复合焊方法，沿焊接方向，在待焊工件的窄间隙坡口内依次设置激光束和gmaw电弧；激光束在焊道表面斑点的能量密度为3.0×105w/cm2-5×106w/cm2；焊接时，激光束的斑点在窄间隙坡口内部按预定轨迹摆动，熔化窄间隙坡口侧壁，并形成激光熔池；gmaw电弧在窄间隙坡口的中心位置保持不动，直接作用在激光熔池上，gmaw电弧形成液态金属在表面张力作用下沿激光熔池表面铺展流动，与激光熔池耦合后形成复合熔池，最终冷却凝固成焊缝。
4、进一步地，所述激光束的斑点在窄间隙坡口内部的预定轨迹为激光束斑点轨迹，所述激光束斑点轨迹为任意形状，激光束的斑点在焊道表面垂直于焊接方向的轨迹宽度d3=w3+（1mm-4mm），w3为焊道表面宽度，激光束的斑点在焊道表面沿焊接方向的轨迹宽度d2为3mm-10mm，激光束的摆动频率为30 hz-300hz。
5、进一步地，所述激光束与gmaw电弧的中心线夹角α为10°-60°，激光束与竖直方向的夹角β为0°-30°，激光束的轨迹中心与gmaw电弧的中心在焊道表面的距离为光丝间距d1，光丝间距d1为5mm-30mm。
6、进一步地，所述激光束的功率为1kw -10kw，激光束在焊道表面的斑点直径为0.2mm-1mm；gmaw电弧的电流为120a-400a，焊丝直径为0.8mm-1.6mm，保护气流量20l/min-80l/min；焊接速度100mm/min-1500mm/min。
7、进一步地，所述待焊工件的厚度为8mm-300mm，窄间隙坡口的坡口根部宽度w1为6mm-12mm，窄间隙坡口的坡口表面宽度w2为10mm-14mm。
8、本专利技术的积极效果：焊接过程中利用摆动的激光束熔化坡口侧壁，并形成激光熔池，gmaw电弧不摆动，形成的液态金属在表面张力作用下沿激光熔池铺展流动，确保窄间隙坡口侧壁熔合良好。由于焊接过程中gmaw的电弧和焊丝不进行周期性往复运动，导电嘴磨损显著减小，尤其对于高强钢、不锈钢及钛合金等材料，长时间焊接时焊接的稳定性和可靠性显著提升。另外，由于焊接过程中电弧不摆动，更适合提高焊接速度，进而提高焊接生产效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种熔池耦合的窄间隙激光-GMAW复合焊方法，其特征在于：沿焊接方向，在待焊工件的窄间隙坡口内依次设置激光束（1）和GMAW电弧（2）；激光束（1）在焊道表面斑点的能量密度为3.0×105W/cm2-5×106W/cm2；焊接时，激光束（1）的斑点在窄间隙坡口内部按预定轨迹摆动，熔化窄间隙坡口侧壁，并形成激光熔池（3）；GMAW电弧（2）在窄间隙坡口的中心位置保持不动，直接作用在激光熔池（3）上，GMAW电弧（2）形成液态金属在表面张力作用下沿激光熔池（3）表面铺展流动，与激光熔池（3）耦合后形成复合熔池（4），最终冷却凝固成焊缝（5）。
2.根据权利要求1所述的一种熔池耦合的窄间隙激光-GMAW复合焊方法，其特征在于：所述激光束（1）的斑点在窄间隙坡口内部的预定轨迹为激光束斑点轨迹（6），所述激光束斑点轨迹（6）为任意形状，激光束（1）的斑点在焊道表面垂直于焊接方向的轨迹宽度D3=W3+（1mm-4mm），W3为焊道表面宽度，激光束（1）的斑点在焊道表面沿焊接方向的轨迹宽度D2为3mm-10mm，激光束（1）的摆动频率为30 Hz-300Hz。
3.
4.根据权利要求1或2所述的一种熔池耦合的窄间隙激光-GMAW复合焊方法，其特征在于：所述激光束（1）的功率为1kW -10kW，激光束（1）在焊道表面的斑点直径为0.2mm-1mm；GMAW电弧（2）的电流为120A-400A，焊丝直径为0.8mm-1.6mm，保护气流量20L/min-80L/min；焊接速度100mm/min-1500mm/min。
5.根据权利要求1或2所述的一种熔池耦合的窄间隙激光-GMAW复合焊方法，其特征在于：所述待焊工件的厚度为8mm-300mm，窄间隙坡口的坡口根部宽度W1为6mm-12mm，窄间隙坡口的坡口表面宽度W2为10mm-14mm。
...【技术特征摘要】
1.一种熔池耦合的窄间隙激光-gmaw复合焊方法，其特征在于：沿焊接方向，在待焊工件的窄间隙坡口内依次设置激光束（1）和gmaw电弧（2）；激光束（1）在焊道表面斑点的能量密度为3.0×105w/cm2-5×106w/cm2；焊接时，激光束（1）的斑点在窄间隙坡口内部按预定轨迹摆动，熔化窄间隙坡口侧壁，并形成激光熔池（3）；gmaw电弧（2）在窄间隙坡口的中心位置保持不动，直接作用在激光熔池（3）上，gmaw电弧（2）形成液态金属在表面张力作用下沿激光熔池（3）表面铺展流动，与激光熔池（3）耦合后形成复合熔池（4），最终冷却凝固成焊缝（5）。
2.根据权利要求1所述的一种熔池耦合的窄间隙激光-gmaw复合焊方法，其特征在于：所述激光束（1）的斑点在窄间隙坡口内部的预定轨迹为激光束斑点轨迹（6），所述激光束斑点轨迹（6）为任意形状，激光束（1）的斑点在焊道表面垂直于焊接方向的轨迹宽度d3=w3+（1mm-4mm），w3为焊道表面宽度，激光束（1）的斑点在焊道表面沿焊接方向的轨迹宽度d2为3mm-10mm，激光束（1）的摆动频率为30...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕学松，马瑞芳，侯艳喜，幽瑞超，徐瑞强，朱金铜，
申请(专利权)人：唐山开元自动焊接装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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