[发明专利]一种根据装配间隙进行调节的激光焊接方法

说明书

本发明提供了一种根据装配间隙进行调节的激光焊接方法，针对厚度为1.2mm钛合金板材使用前置激光扫描仪扫描板材焊接坡口的装配间隙和错边，根据装配间隙大小，使用激光焊机设定不同的焊接参数进行焊接。本发明可以保证焊接过程中不停止、不重新启弧，减少焊缝之间的接头，提高焊接质量，省去人工测量和标识的过程，提高了工作效率。

技术领域

本申请涉及钛合金材料的焊接技术领域，特别是一种适用于δ1.2mm钛合金板材根据其装配间隙进行调节的激光焊接方法。

背景技术

在飞机制造领域，为了达到飞机减重的目的，大量使用了薄壁(δ1.2mm)钛合金材料，达到材料减重的目的。为了进一步达到结构减重和提高生产效率的目的，工程上摈弃了机械连接的方法，采用效率更高的激光焊接技术。由于焊前制造方法是钣金成形和机械切割，导致待焊接边沿区域直线度极差，且凹凸不平，致使装配后焊件的间隙均匀度和错边不满足要求，且大于光斑直径，导致无法焊接。因此，航标HB20017－2012《钛及钛合金激光焊接》中规定，“5.3.1被焊接零件应在焊前装配，使接头紧密切合和对齐；局部间隙一般不应超过0.1mm或者10％δ(δ为被焊零件壁厚)，取其最小值；错边不应超过0.15mm或者10％δ，取其最小值。对达不到装配精度的被焊零件，允许在不超过零件尺寸公差范围内进行机械修磨以达到焊接要求”。中国航空工业集团公司标准Q/AVIC 03078.5－2016《飞机整体壁板制造工艺第5部分：激光焊接工艺》中规定“5 4 1被焊零件对接、搭接以及T型接头接合面装配间隙不应超过0.lmm或10％δ(δ为待焊零件壁厚)，取其最小值；对接接头错边量不应超过0.lmm或10％δ，取其最小值。”和“5 4 2零件装配后，应检查其装配精度，若精度达不到零件形状尺寸精度和焊接装配精度要求，应重新装配，直到满足要求为止；对达不到装配精度的零件，允许在不超过零件尺寸公差范围内进行机械修磨以达到焊前装配要求。”然而，针对壁厚仅为1.2mm的薄壁构件，又采用了钣金成型和机械切割粗糙的制造技术，要求错边和装配间隙小于0.1mm而且均匀一致，是不现实的，工程上也是无法实现。

为了消除装配错边，提高焊接质量，工程上采用人工逐段检查，逐段修配的方法。为了弥补间隙不均匀或过大的缺陷，工程上采用了以下三种方法：①小间隙时采用自熔焊，即当间隙(b)在0mm～0.1mm、0.1mm～0.2mm时采用自熔焊，并分别研制了相应规范；②大间隙时采用填丝焊，即当间隙(b)在0.2mm～0.3mm、0.3mm～0.4mm时采用填丝焊方法，并分别研制了相应规范；③根据间隙大小分段实施焊接，人工测量间隙并分段标志，进而根据不同的间隙采用不同的焊接技术和规范。虽然解决了间隙不均匀和装配错边的问题，但是由于不同间隙时采用不同的焊接规范，需要停机重新调整规范，导致生产效率降低，焊缝接头数量急剧增加，缺陷率随之提高。人为因素影响自动化焊接进程，没有充分发挥激光焊接高效率、高质量的优点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种根据装配间隙自动调节焊接技术和规范的激光焊接方法。

一种根据装配间隙进行调节的激光焊接方法，针对厚度为1.2mm钛合金板材使用前置激光扫描仪扫描板材焊接坡口的装配间隙和错边，根据装配间隙大小，使用激光焊机设定不同的焊接参数进行焊接，具体包括以下步骤：

1焊前扫描：使用前置激光扫描仪扫描板材焊接坡口，数字化显示出焊接坡口的错边和装配间隙，修配坡口直到错边g≤0.1mm，装配间隙b≤0.4mm。

2生成阈值函数：使用前置激光扫描仪扫描修配合格的装配间隙，形成焊缝长度和装配间隙的阈值函数。

3设定参数，进行焊接：根据阈值函数进行焊接参数的设定，并进行焊接，当装配间隙0≤b≤0.2mm时，采用自熔焊焊接规范进行焊接；当装配间隙0.2mm＜b≤0.4mm时，采用填丝焊焊接规范进行焊接。