一种脉动送丝激光-电弧复合点焊方法技术

一种脉动送丝激光-电弧复合点焊方法，它涉及一种激光点焊焊接方法。本发明专利技术要解决现有激光点焊过程中，焊点熔合面直径尺寸小、焊点下塌、易产生气孔和空洞、能量利用率低、焊点对间隙的适应能力差问题。本方法如下：1、对焊接工件进行预处理；2、调节激光器的激光焊接头与电弧焊枪的相互作用位置和角度；3、设定激光-电弧复合点焊工艺参数；4、设定送丝机的送丝参数；5、启动控制开关，进行脉动送丝激光-电弧复合点焊焊接。本发明专利技术的优点：增加焊点熔合面直径尺寸、减少焊点下塌、减少裂纹倾向和气孔的形成、提高能量的利用率并且焊点成型美观。本发明专利技术主要用于焊接金属材料，特别适用于焊接金属材料搭接接头。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，它涉及一种激光点焊焊接方法。本专利技术要解决现有激光点焊过程中，焊点熔合面直径尺寸小、焊点下塌、易产生气孔和空洞、能量利用率低、焊点对间隙的适应能力差问题。本方法如下：1、对焊接工件进行预处理；2、调节激光器的激光焊接头与电弧焊枪的相互作用位置和角度；3、设定激光-电弧复合点焊工艺参数；4、设定送丝机的送丝参数；5、启动控制开关，进行脉动送丝激光-电弧复合点焊焊接。本专利技术的优点：增加焊点熔合面直径尺寸、减少焊点下塌、减少裂纹倾向和气孔的形成、提高能量的利用率并且焊点成型美观。本专利技术主要用于焊接金属材料，特别适用于焊接金属材料搭接接头。【专利说明】
本专利技术涉及一种激光点焊焊接方法。
技术介绍
随着激光技术近年来的快速发展，使得其在汽车制造、航空航天武器装备领域的应用越来越广泛，在实际生产特别是汽车工业中起到了替代电阻点焊以及铆接等工艺作用，不仅增加了生产效率，而且还能够减轻结构重量，快速适应产品的更新换代，与传统点焊方法相比，激光点焊具有热输入小、焊接热影响区窄、焊接速度快、灵活性好、变形量小、应用时要求条件低、易于实现以及对人体无害等特点。与此同时激光点焊也存在一些不足:由于单激光光斑直径小，能量作用范围小，使得焊点熔合面直径小；由于试件金属在高能量密度的激光光束作用下迅速蒸发，一部分液态金属损失，还有一部分液态金属飞溅到试件表面，另外一部分液态金属被反冲作用力推向熔池边缘，均会造成焊点下塌缺陷；由于激光快速冷却，焊点的深宽比较大，结晶组织方向性强，焊点对裂纹有一定敏感性；非穿透形焊点，由于匙孔中的金属蒸汽及吸入的环境气体不易全部溢出，往往会形成气孔或空洞；许多材料对激光的反射率高，材料吸收率小，能量利用率低；激光点焊对试板间隙有严格的限制，否则会限制焊点的熔合面尺寸从而降低了焊点的力学性能。虽然激光点焊技术作为一种新型的点焊方法，在焊接铝合金等难焊材料时表现出良好的应用前景，但是由于激光点焊的焊点熔合面直径小、焊点易下塌、焊点裂纹敏感性强、匙孔中易形成气孔或空洞、能量利用率低以及焊点对间隙的适应能力差，因此这种方法在实际应用时同样受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有激光点焊过程中焊点熔合面直径过小、由于材料蒸发、烧损以及飞溅等造成的焊点下塌、匙孔中易形成气孔或空洞、能量利用率低以及焊点对间隙的适应能力差，而提供了。本专利技术的按如下所述进行:步骤一:焊接前，将待焊工件表面进行打磨或清洗，将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；步骤二:调节激光器的激光焊接头与电弧焊的电弧焊枪的位置和角度，使激光光束垂直入射到工件表面，激光光束聚焦焦点与电弧弧根之间距离为2mm?5mm，激光光束与电弧轴向之间的夹角为30°?45° ;步骤三:设定激光-电弧复合点焊工艺参数，激光功率P为0.5kff?10kW，电弧电流I为30A?400A，点焊时间t为0.5s?IOs ；步骤四:设定送丝机的送丝参数,送丝速度V为0.lm/min?2m/min,抽丝速度为0.lm/min ?lm/min ；步骤五:启动控制开关，进行脉动送丝激光-电弧复合点焊焊接。脉动送丝激光-电弧复合点焊就是采用电弧与激光作为复合热源进行点焊，并向高温熔池里采用脉动送丝的方式添加填充焊丝，利用电弧与激光的热量熔化焊丝进行焊点的填充；脉动送丝激光-电弧复合点焊过程中，脉动送丝依靠送丝机的脉动送丝功能实现周期性的熔滴过渡进行焊点填充，从而改善激光点焊过程中的焊接缺陷，获得成型良好的焊点。本专利技术包括如下有益效果:1、激光-电弧复合点焊采用激光与电弧复合为热源能够增加能量作用范围，增大焊点熔合面直径尺寸，与单激光焊点相比，熔合面直径增加2倍以上；2、向熔池中添加熔化的焊丝，弥补由于蒸发、飞溅造成的材料损失，进而减小焊点的下塌缺陷；3、通过焊丝熔化将熔化的焊丝中的抗裂纹合金元素加入到熔池中，减小材料的裂纹倾向，防止气孔的形成；4、因为激光-电弧复合点焊采用激光-电弧做为复合热源，大大提高了能量的利用率，与单激光焊点相比能量的利用率提高2倍以上；5、激光-电弧复合填丝点焊减小了单激光点焊对接头间隙的严格要求，减小焊点的下塌，改善焊点成型。【专利附图】【附图说明】:图1脉动送丝激光-GMA复合点焊示意图，I 一激光光束，2 —激光等离子体，3 —GMA电弧焊枪，4 一焊丝，5 —电弧等离子体，6 —保护气体，7 —送丝机，8 —待焊工件；图2脉动送丝激光-TIG电弧复合点焊示意图，I 一激光光束，2 —激光等离子体，3- TIG电弧焊枪，4 一焊丝，5 —电弧等离子体，6 —保护气体，7 —送丝机，8 —待焊工件，9 一鹤极；图3为验证试验脉动送丝激光-电弧复合点焊方法焊接得到的焊点剖面金相显微图；图4为验证试验脉动送丝激光-电弧复合点焊方法焊接得到的焊点正面金相显微图；图5为验证试验脉动送丝激光-电弧复合点焊方法焊接得到的焊点背面金相显微图；图6为对比试验激光-点焊焊接得到的焊点剖面图金相显微图；图7为对比试验激光点焊焊接得到的焊点正面图金相显微图；【具体实施方式】如下:【具体实施方式】一:本实施方式的按如下所述进行:步骤一:焊接前，将待焊工件表面进行打磨或清洗，将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；步骤二:调节激光器的激光焊接头与电弧焊的电弧焊枪的位置和角度，使激光光束垂直入射到工件表面，激光光束聚焦焦点与电弧弧根之间距离为2mm?5mm，激光光束与电弧轴向之间的夹角为30°?45° ;步骤三:设定激光-电弧复合点焊工艺参数，激光功率P为0.5kff?10kW，电弧电流I为30A?400A，点焊时间t为0.5s?IOs ；步骤四:设定送丝机的送丝参数,送丝速度V为0.lm/min?2m/min,抽丝速度为0.lm/min ?lm/min ；步骤五:启动控制开关，进行脉动送丝激光-电弧复合点焊焊接。本实施方式中进行点焊采用的热源为电弧与激光作为复合热源；本实施方式中一种脉动送丝激光-电弧复合点焊过程中，电弧焊的电弧焊枪中的保护气体用于待焊工件待焊接部位，防止焊缝氧化，减少焊接气孔的产生；本实施方式中进行点焊采用的焊丝为具有抗裂纹合金元素的焊丝；本实施方式中脉动送丝激光-电弧复合点焊就是采用电弧与激光作为复合热源进行点焊，并向高温熔池里采用脉动送丝的方式添加填充焊丝，利用电弧与激光的热量熔化焊丝进行焊点的填充；脉动送丝激光-电弧复合点焊过程中，脉动送丝依靠送丝机的脉动送丝功能实现周期性的熔滴过渡进行焊点填充，从而改善激光点焊过程中的焊接缺陷，获得成型良好的焊点。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，本实施方式与【具体实施方式】一至八不同的是，步骤二中所述激光器为0)2激光器、YAG激光器、光纤激光器或半导体激光器。其它与【具体实施方式】一相同。【具体实施方式】三:结合图1，本实施方式与【具体实施方式】一至三不同的是，步骤二中所述的电弧焊为熔化极气体保护焊(GMA焊)或钨极惰性气体保护焊(TIG焊)。其它与【具体实施方式】一或二相同。【具体实施方式】四:结合图2，本实施方式与【具体实施方式】一至三不同的是，本实施方式进行脉动送丝激光-电弧复合点焊，电弧焊为GMA焊，焊丝作为熔化电极，从激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉动送丝激光?电弧复合点焊方法，其特征在于脉动送丝激光?电弧复合点焊按如下步骤进行：步骤一：焊接前，将待焊工件表面进行打磨或清洗，将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；步骤二：调节激光器的激光焊接头与电弧焊的电弧焊枪的相互作用位置和角度，使激光聚焦焦点与电弧弧根之间距离为2mm～5mm，激光光束与电弧轴向之间的夹角为30°～45°；步骤三：设定激光?电弧复合点焊工艺参数，激光功率为0.5kW～10kW，电弧电流为30A～400A，点焊时间为0.5s～10s；步骤四：设定送丝机构中的送丝参数，采用脉动送丝法，送丝速度为0.1m/min～2m/min，抽丝速度为0.1m/min～1m/min；步骤五：启动控制开关，进行脉动送丝激光?电弧复合点焊焊接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦宾，雷正龙，吕涛，乔亮，胡佩佩，金诚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：