[发明专利]一种基于焊缝梯度凝固控制的窄间隙双光束激光填丝焊接方法

说明书

本发明公开了一种基于焊缝梯度凝固控制的窄间隙双光束激光填丝焊接方法，属于激光加工技术领域。本发明解决现有厚板窄间隙激光填丝焊接过程中焊缝中心处易产生结晶裂的问题。本发明在窄间隙坡口的多道填充焊接过程中，采用前束激光作为熔化焊丝的主热源，用于实现窄间隙坡口的焊接填充，前束激光可采用较大激光光斑或者采用激光摆动的方式，控制焊缝中的气孔以及侧壁未熔合等缺陷；后束激光作为热补偿辅助热源，用于控制大送丝量填充时形成大深宽比激光焊缝的熔池凝固顺序，实现自下而上的梯度顺序凝固，防止产生焊接结晶裂纹，来提高该焊接工艺方法的效能。

技术领域

本发明涉及一种基于焊缝梯度凝固控制的窄间隙双光束激光填丝焊接方法，属于激光加工技术领域。

背景技术

窄间隙焊接技术在厚板焊接技术中熔敷效率优势显著，其中，厚板窄间隙激光填丝焊接方法是一种高效优质的焊接技术，兼顾了窄间隙焊接和激光焊接的优点，既有窄间隙坡口所需填充较少的金属，又克服了传统电弧焊的热损伤大、焊缝晶粒粗大、焊接效率低等缺点。但是采用该方法焊接厚板时，由于坡口宽度较小，在较大的填充量时，导致单层焊缝的熔化金属在深度方向较大，焊缝深宽比大(即焊缝成形系数较小)，由于焊缝底部以及两侧的凝固速度较快，焊缝中心的凝固速度最慢，在凝固后期，在焊缝中心偏上的位置缺少液态金属的补充，最终形成结晶裂纹。因此，提供一种基于焊缝梯度凝固控制的窄间隙双光束激光填丝焊接方法来提高焊接效率以及焊接质量是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有厚板窄间隙激光填丝焊接过程中焊缝中心处易产生结晶裂的问题，提供一种基于焊缝梯度凝固控制的窄间隙双光束激光填丝焊接方法。

本发明的技术方案：

一种基于焊缝梯度凝固控制的窄间隙双光束激光填丝焊接方法，该方法为：沿着焊接方向前后排列前束激光P₁和后束激光P₂，并将前束激光P₁和后束激光P₂作用在待焊工件的窄间隙坡口内并填充焊丝，后束激光P₂与前束激光P₁间隔一定间距D，并将其后束激光P₂的光斑照射到前束激光P₁形成的焊缝表面中心位置，且确保此时前束激光P₁形成的焊缝中心区域尚未完全凝固。

进一步限定，前束激光P₁的功率大于后束激光P₂的功率。

更进一步限定，前束激光P₁的功率为3kW-8kW，后束激光P₂的功率为1kW-3kW。

进一步限定，后束激光P₂形成的焊缝熔深为前束激光P₁形成焊缝熔深的30％-60％。

进一步限定，前束激光P₁和后束激光P₂的光斑间距为2mm-10mm。

进一步限定，窄间隙坡口为U型，坡口根部间距2mm-5mm，单边角度1°-3°。

进一步限定，前束激光P₁与工件表面的夹角θ₁为75°-90°，后束激光P₂与工件表面的夹角θ₂为75°-90°。

进一步限定，焊丝直径Φ0.8mm-Φ1.2mm，焊丝与工件表面的夹角θ₃为15°-45°，送丝速度4m/min-10m/min。