[发明专利]一种电磁电流耦合场辅助的激光-TIG电弧复合熔钎焊方法和设备

权利要求书

1.一种电磁电流耦合场辅助的激光-TIG电弧复合熔钎焊方法和设备，其特征在于在焊接区域使用外加交变磁场控制激光束(1)-TIG电弧(6)-工件(9)金属离子化所共同形成的等离子体的特性，降低对激光束的屏蔽作用，提高激光的利用率，并且在电场辅助的综合作用下，增大焊缝(7)熔深，同时对激光-TIG电弧熔钎焊的液态钎料熔池(8)进行电磁搅拌与电磁激励强化的辅助作用，促进液态钎料有序流动及其在较高的金属材料表面破膜、润湿、铺展与扩散，促进液态钎料与熔点较低金属材料熔化的母材充分地混合，提高钎焊焊缝成分的均匀化程度，稳定焊接过程，减少焊接缺陷，提高焊接速度，改善焊缝成形，优化钎焊焊缝组织与性能，以提高钎焊接头的质量和寿命；

作为钎料的焊丝(11)通过送丝装置(10)连接焊接电源(12)的正极，焊枪钨极(2)接电源的负极，工件(9)不与焊接电源(12)相连接；直流TIG焊接时，将有利于作为钎料的焊丝熔化，而钨极热量较少，避免焊枪钨极的严重烧损，同时，焊接电流在熔池中从钎料焊丝(11)流入钨极，与激光束(1)垂直，最终形成电磁电流耦合场辅助的激光-TIG电弧复合熔钎焊技术；交流焊接时，作为钎料的焊丝与钨极的焊接极性交替变化，特别有利于有色金属材料的激光-TIG电弧复合熔-钎焊，增强了熔钎焊过程的稳定性；

电磁电流耦合场辅助的激光-TIG电弧复合熔钎焊方法的工艺参数为：TIG电弧，钨极直径Φ1.6-3.2mm，焊接电流40-500A，电弧长度1-5mm，焊接速度30-5000mm/min，Ar或者He气流量10-50L/min，钎料焊丝直径Φ0.8-3.2mm，送丝速度60-1200mm/min，辅助磁场强度为80～9700Gs，占空比为40-80％，磁场频率为5-100Hz，钎料通过填丝方式进进行钎焊，外加磁场与焊接前进方法的夹角为15-30度角，激光功率为1-8KW。

2.根据权利要求1所述的电磁电流耦合场辅助的激光-TIG电弧复合熔钎焊方法和设备，其特征在于使用的励磁线圈单独由基于ARM微处理器的数字化专用励磁电源供给精准的励磁电流，其励磁电流波形为间歇变极性的长方波形，产生出相应的间歇交变混合磁场，外加磁场频率与强度精确可调，配合相应的激光-TIG电弧复合熔钎焊方法；外加辅助磁场、电场的电磁激励和电磁搅拌作用使液态钎料在焊接过程中更充分地在固态母材基体上润湿与铺展，且与发生熔化的液态金属母材充分均匀混合，促进钎料与母材间的相互扩散和成分均匀化，并能实现电磁净化、电磁热处理、激光焊接的独特功能，抑制有害物质的形成，提高钎焊接头的强度，综合改善熔-钎焊的连接质量。

3.根据权利要求1和2所述的电磁电流耦合场辅助的激光-TIG电弧复合熔钎焊方法和设备，其特征在于适用于I型、V型、Y型、X型的焊缝形式，接头为对接、搭接、卷边、点结构；将励磁线圈安装在焊枪上，由焊缝正面垂直对液态钎料实施电磁激励作用；或者将励磁线圈安装在工件背面，由焊缝背面垂直对液态钎料实施电磁激励作用；或者安装两个励磁线圈，同时在焊缝正面和背面垂直对液态钎料实施电磁激励作用；或者外加辅助磁场倾斜施加于钎焊液态熔池，磁场与工件水平面的夹角为15-30°、以激光束中心线为轴线的立体圆锥面的任意位置；或者外加辅助磁场只施加在工件焊缝的单独一侧，形成半磁场的电磁电流耦合场辅助的激光-TIG电弧复合熔钎焊复合方式。