本发明专利技术公开了一种激光-双熔化极单电弧旁路耦合复合焊接系统及方法，采用主丝起弧，从丝不燃弧，并利用激光提供热源，进行复合焊接。本发明专利技术既能弥补两种激光焊和电弧焊两种焊接方法各自独立焊接的不足，又能充分发挥两种热源各自的优势，大幅提高焊丝熔敷效率，实现高效焊接，实现十分稳定的焊接过程，控制母材热输入量，减小出现焊接缺陷的可能性，有助于获得良好的焊接质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接工程
，更加具体地说，涉及。
技术介绍
激光焊是一种先进的制造工艺技术，与传统焊接方法相比，具有高能量密度、低热输入、小变形、易实现自动控制等优点，在工业生产中得到了越来越广泛的应用。但是一般激光焊多为不加填充金属的自熔焊接，对焊接坡口加工精度、装配精度等要求很高，且焊缝的成分不能根据要求进行调整，使得它在实际工业应用中受到了一定的限制。扩展激光焊在工业生产中的应用领域，推进激光焊产业化的方案主要有两种一种是填丝激光焊，另一种是激光-电弧复合焊。填丝激光焊与非填丝激光焊相比，主要有如下优点可以降低对 工件坡口加工、装配的精度要求，提高焊缝质量，防止咬边、凹陷等缺陷；可以用较小的激光功率实现厚板的多层焊接；可以通过对填充焊丝材料的选择方便地调节焊缝的成分，改善材料的焊接性，提高焊缝的性能。填丝激光焊接虽然与激光焊相比有诸多优点，但是其也有较明显的缺点由于熔化焊丝的热量需要由激光提供，因此用于熔化工件的激光功率减小；焊丝激光作用下熔化的同时，还会反射一部分激光，从而使得激光的利用率进一步降低。因此，与激光焊相比，填丝激光焊接方法对激光功率的要求更高。当前技术条件下，激光功率的提闻也就意味着激光器成本的大幅上升。激光-电弧复合焊是把激光热源和电弧热源复合作用在同一个熔池上的焊接方法。与单激光或单MIG焊接方法相比，激光-MIG复合焊接主要有如下优点对坡口间隙的搭桥能力强，降低了对工件坡口加工装配和焊缝对中的精度要求；可以获得更大的熔深，可以用较小的激光功率实现厚板的焊接；可显著增强高反射比材料对激光的吸收，改善这些材料的激光焊接性；激光有稳定电弧的作用，可显著提高MIG高速焊接或小电流焊接的稳定性和焊缝成形质量。激光+电弧复合焊接也有其缺点激光-电弧复合焊接是在电弧焊接的基础上引入激光这种不同形式的热源，利用激光与电弧的相互作用实现焊接过程。由于引入新热源的同时并没有增加熔敷金属的填充量，因此导致激光+电弧复合焊接单位功率熔化的填充金属量降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种新型实用的激光一双熔化极单电弧复合焊接系统及方法，既能弥补两种激光焊和电弧焊两种焊接方法各自独立焊接的不足，又能充分发挥两种热源各自的优势，大幅提高焊丝熔敷效率，实现高效焊接，实现十分稳定的焊接过程，控制母材热输入量，减小出现焊接缺陷的可能性，有助于获得良好的焊接质量。本专利技术的目的通过下述技术方案与以实现一种激光-双熔化极单电弧旁路耦合复合焊接系统，包括第一焊机、第二焊机、第一焊丝、第二焊丝和激光源，其中第一焊机和第二焊机的阳极共同与第一焊丝连接，第一焊机的阴极与工件相连接，第二焊机的阴极与第二焊丝连接，其中第一焊丝与工件形成电弧，第二焊丝与工件不形成电弧；激光源位于第一焊丝和第二焊丝之间。在本专利技术的复合焊接系统中，焊接过程中燃弧的焊丝(第一焊丝)称为主丝，其对应的电弧称为主弧，工作电流为来自两个焊机的电流之和(Itl=IAI2)。焊接过程中不燃弧的焊丝(第二焊丝)称为从丝，焊丝插在熔池中或熔池边缘，并始终与工件接触。第一焊机的阳极与第二焊机的阳极共同与主丝送丝机相连接，第一焊机的阴极与工件相连接，第二焊机的阴极与从丝送丝机相连接。焊接总电流由主丝流出，一部分分电流通过工件流入第一焊机，另一部分分电流通过从丝流入第二焊机。本复合系统的核心在于两个焊接电源的组合方式与两个焊丝之间、激光的组合形式。通过合理地设置几何参数，激光与主丝之间可以形成激光-电弧复合焊接的组合方式。 激光-电弧复合焊接过程中，激光与电弧这两种不同性质的热源协同作用，激光导致的金属蒸气可以在很大程度上影响电弧等离子体的导电性能和导热性能。激光作用在工件上产生激光等离子体，而激光等离子体的存在可以协助电弧形成一个良好的导电通道。并且，激光等离子体的存在提高的工件表面的温度，因此也更加有利于电弧的热电子发热。总之，激光-电弧复合焊接过程中，激光可以实现稳定电弧的作用，尤其在高速焊接过程中可以引导电弧，有助于实现稳定的焊接过程。激光与从丝之间则可以形成填丝激光焊接的组合方式，并且从丝在此焊接方法中经过了从丝电流的加热，因此为热丝，因此熔化状况较冷丝更良好。通过设置不同的几何参数，从丝与工件间的位置关系可以分为两种(1)从丝与工件在焊接过程中始终保持开路状态，各自分别作为电弧的两个独立阴极，此时激光与从丝组合形成的填丝激光焊接方法，从丝的熔滴过渡方式为滴状过渡，促进熔滴过渡的作用力主要为重力，阻碍熔滴过渡的作用力主要为焊丝与熔滴之间的表面张力。但此种方式焊接过程不稳定，一般不予采用(2)从丝与工件在焊接过程中始终保持短路状态，从丝端头与熔池金属的边缘相接触。从丝的熔滴过渡方式为桥络过渡，从丝的熔化热一部分来自于双熔化极旁路耦合焊接系统，另一部分来自于激光对从丝的热作用。在合理的焊接工艺参数下，从丝可以实现从固态焊丝到液态熔池金属的顺利平稳过渡。激光-双熔化极旁路耦合复合焊接系统中，一方面激光与主丝形成激光-电弧复合焊接方法，对从丝加热起到了至关重要的作用，弥补了填丝激光中对激光功率的较高要求；另一方面，激光与从丝形成填丝激光焊接的方法，并且从丝作为阴极分流走了一部分本用于熔化工件的电流用于熔化从丝，因此，增大的焊接过程的熔敷金属填充效率，弥补了激光-电弧复合焊接方法能量利用率低的不足。在本专利技术的激光-双熔化极旁路耦合复合焊接系统中，激光器可以采用Nd: YAG激光，CO2激光或光纤激光,激光输出模式可以米用恒定输出或脉冲输出。第一焊机可以米用脉冲输出或恒压输出，第二焊机可以采用脉冲输出、恒压输出或恒流输出。如上面所述，焊接系统焊接部分的几何设置十分关键，激光与两把焊枪(即两个焊丝)均位于焊道所在的竖直平面内，并且激光入射方向与工件所在平面垂直。激光与两个焊丝之间各自的距离及两个焊丝端头在工件上的距离，激光与两个焊丝各自之间的夹角及两个焊丝之间的夹角，主丝(第一焊丝)与从丝(第二焊丝)的干伸长度需要按如下参数精确配置(I)激光与主丝之间的距离Dn :(T5mm(2)激光与从丝之间的距离Dpsw :(T3mm(3)主丝与从丝之间的距离D _sw :0 8臟(4)激光与主丝之间的夹角a :15° 60°(5)激光与从丝之间的夹角P 30° 75°(6)主丝与从丝之间的夹角Y 45° 110°(7)主丝的干伸长度Lniw :12 22mm(8)从丝的干伸长度Lsw :15 25mm上述位置参数优选如下(I)激光与主丝之间的距离Dn :0 5_(2)激光与从丝之间的距离Dpsw :(T3mm(3)主丝与从丝之间的距离D _sw :(T8mm(4)激光与主丝之间的夹角a :20° 55°(5)激光与从丝之间的夹角@ 35° 70°(6)主丝与从丝之间的夹角Y 45° 80°(7)主丝的干伸长度Lniw :15 20mm(8)从丝的干伸长度Lsw :2(T25mm其中送丝速度为fl0m/min(根据焊接需要，主丝送丝速度高于从丝送丝速度)，焊接速度为1-lOmm/s，可根据实际焊接情况进行调整，以便于与送丝速度相适应。焊接过程中，主丝由电弧热熔化，而从丝熔化热由两部分组成电弧的热作用和从丝导电嘴与工件之间这一段焊丝的电阻热。双熔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光-双熔化极单电弧旁路耦合复合焊接系统，包括第一焊机、第二焊机、第一焊丝、第二焊丝和激光源，其特征在于，其中 第一焊机和第二焊机的阳极共同与第一焊丝连接，第一焊机的阴极与工件相连接，第二焊机的阴极与第二焊丝连接，其中第一焊丝与工件形成电弧，第二焊丝与工件不形成电弧；激光源位于第一焊丝和第二焊丝之间；其结构参数主要如下 (1)激光与第一焊丝之间的距离Dpmw:(T5mm ； (2)激光与第二焊丝之间的距离Dpsw03mm ； (3)第一焊丝与第二焊丝之间的距离D _sw:(T8mm ； (4)激光与第一焊丝之间的夹角a:15° 60° ； (5)激光与第二焊丝之间的夹角P:30° ^75° ； (6)第一焊丝与第二焊丝之间的夹角Y:45° 110° ； (7)第一焊丝的干伸长度Lmw12^22mm ； (8)第二焊丝的干伸长度Lsw: 15 25mm。2.根据权利要求I所述的一种激光-双熔化极单电弧旁路耦合复合焊接系统，其特征在于，结构参数优选如下 (1)激光与第一焊丝之间的距离Dpmw:(T5mm ； (2)激光与第二焊丝之间的距离Dpsw03mm ； (3)第一焊丝与第二焊丝之间的距离D _sw:(T8mm ； (4)激光与第一焊丝之间的夹角a:20° 55° ； (5)激光与第二焊丝之间的夹角P:35° ^70° ； (6)第一焊丝与第二焊丝之间的夹角Y:45° ^80° ； (7)第一焊丝的干伸长度Lmw15^20mm ； (8)第二焊丝的干伸长度Lsw:2(T25mm。3.根据权利要求I或者2所述的一种激光-双熔化极单电弧旁路耦合复合焊接系统，其特征在于，所述激光...
【专利技术属性】
技术研发人员：李桓，韦辉亮，杨立军，狄勇，于露，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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