[发明专利]一种激光液态填充焊的熔丝方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光液态填充焊的熔丝方法。

背景技术

激光焊接具有许多传统焊接方法无可比拟的优势，但激光自熔焊仍存在许多局限性，如对接头间隙要求严格，允许的间隙量最大不超过板厚的10%，无法改变焊缝的化学成分等，因此在很多情况下必须采用激光填丝焊工艺。有研究表明，激光填丝焊不仅可以提高间隙的适应性，改变焊缝合金成分，还能改善激光与工件的能量耦合性。与激光自熔焊相比，激光填丝焊形成的焊缝表面更光滑、均匀，尤其是在焊接铝合金时。

激光填丝焊可以很好地解决接头加工精度对激光焊接应用的限制问题，不过其参数控制复杂，送丝精度要求严格，生产中须配备焊接过程自适应控制系统，因此一般在工业界并不愿意采用。激光填丝焊过程，送丝位置与送丝速度的波动、焊丝对光的反射作用都会引起进入工件的激光能量变化。而且，为提高焊接质量，焊丝尖端基本上是接触到匙孔边缘，容易对熔池与匙孔的稳定性造成较大干扰。

工业生产中的很多情况进行激光焊接时必须采用填丝工艺，如拼板对接、T型接头构件的角焊缝焊接、厚板激光焊接等。但是激光填丝焊工艺在实际生产过程中还存在一些不足，如焊材的稳定熔化与填充。

中国专利《TIG电源辅助的双TIG复合热源焊接设备及方法》，公开日为2011.04.06，和中国专利《一种冷金属过渡的焊接方法及其装置》，公开日为2012.03.14，公开的通过电阻热和电弧产热对焊丝进行加热，可以提高焊接热输入量，增加熔化速度，从而获得高的熔敷速度。但是它存在电弧熔深较小，不能进行高速焊接，接头变形量大，焊接效率低的问题。

中国专利《激光－超小电流GMA复合热源焊接方法》，公开日为2009.01.21，公开的焊接方法复合热源焊接中GMA电弧采用的平均电流为15A~30A，但是它采用的是MIG电源，焊接过程中容易产生飞溅的缺陷，从而影响焊缝成形。由于焊接电流与送丝速度成正比，随着送丝速度的增大，焊接电流也会增大，对母材的热输入增大，从而引起焊接工件的变形，因此在高速焊接中，无法实现超小电流的的激光-GMA复合热源的焊接。

发明内容

本发明是要解决现有激光填丝焊的熔丝方法存在焊丝在焊接过程中熔化稳定性差、送丝精度要求严格、焊接效率低以及焊缝质量差的问题，而提出一种激光液态填充焊的熔丝方法。

本发明中的一种激光液态填充焊的熔丝方法按以下步骤进行：

一、将MIG焊枪与振动送丝装置相连，TIG电源的一极与MIG焊枪相连，另一极与母材相连，TIG电源采用直流正接、直流反接或交流的电流输出形式；

二、启动激光器，使激光在母材上形成熔池，激光的输入类型为连续输出或脉冲输出；

三、引燃辅助电弧加热焊丝，同时启动送丝装置以及振动装置，保证焊丝在电弧的作用下持续熔化，并在振动的状态下持续送进，其中送丝装置与MIG焊枪相连；

四、熔滴逐渐长大，在机械振动力和重力的辅助作用下，使熔滴克服表面张力，以单个液滴的形式过渡到熔池中。

本发明的机理：采用TIG电源在焊丝与工件之间建立微弧，从而达到预熔焊丝的目的，让填充金属以液滴形式过渡到熔池中，并以高频振动方式进行填送，在辅助机械力作用下促进焊丝端部熔化金属的快速分离与过渡。

本发明包括以下优点：

1、焊丝主要依靠焊接电流熔化，激光能量主要用于形成熔池，既可避免激光因熔化焊丝产生的能量损耗与热输入波动，又可减少填充金属对匙孔的直接冲击，而且还可以降低送丝精度；

2、由于采用具有陡降特性的TIG电源，送丝速度独立于焊接电流，因而能够更好的控制焊缝成形，对于开坡口的焊缝，能得到较好的侧壁熔合性；

3、在频率可调的机械振动作用下，熔滴过渡频率加快，熔敷效率明显提高；由于熔滴以细小颗粒形式进入熔池，有利于减少气孔、未熔合等缺陷，焊缝组织细密，组织均匀性好；

4、由于使用小电流熔丝，对母材产生的热影响较小，所以接头变形量小；

5、利用激光等离子体对电弧根部的压缩、吸引作用，能够实现高速焊接。

附图说明

图1为激光液态填充焊工作原理示意图，其中α为送丝角度，d为光丝间距；图2振动送丝装置的结构示意图；图3激光液态填充焊部分焊缝的纵剖面气孔分布图；图4传统激光填丝焊部分焊缝的纵剖面气孔分布图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。