[发明专利]适用于大厚板钛合金接头的双枪同步对称式联合焊接方法

说明书

适用于大厚板钛合金接头的双枪同步对称式联合焊接方法，该焊接方法采用加工K型坡口，双面对称多道焊接成型的方式来进行焊接，方法本身工序简单、操作方便，工艺适用性好，可快速、高效地完成厚度大于20mm的船用钛合金拼板或T型材的全焊透式成型焊接，且焊后焊缝的外形尺寸和工件尺寸精度较高的双枪同步对称式联合焊接方法。该联合焊接方法的设备集成度高，灵活性强，焊接效率高、焊接热输入和焊后变形小，焊接质量好，可有效降低焊接加工成本，提高成品加工品质。

技术领域

本发明涉及金属材料的焊接技术领域，具体的说是一种大厚板船用钛合金拼板或T型材焊透结构大功率光纤激光双枪同步对称式联合成型焊接方法。

背景技术

对于承载结构强度要求高的大厚板船用钛合金（大于20mm）拼板或型材的焊接来说，需要将大厚板钛合金的焊接接头完全焊透，且焊缝的外形和焊后工件的尺寸精度均需满足相关要求。

对于这种材料的焊接，传统的焊接方法是开单面大角度坡口，然后采用钨极氩弧焊（GTAW）或熔化气体保护焊（GMAW）进行填充盖面的焊接。这种焊接方式焊接效率低，热输入大，焊后变形大，常导致板材扭曲变形，后续校型难度极大，变形严重时还会致使零件不合格，因此，已逐步被摒弃。

目前，现有技术针对这种大厚板船用钛合金拼板或T型材的焊接还有以下几种常见方式：（1）开双面坡口，采用双面双弧电弧焊，多层多道填充盖面焊接，这种方法可以有效的防止拼板或型材弯曲变形。但是此方法焊接填充量较大，热输入量较大，钛合金保护难度大，同时板材的累积弯曲变形也很大，不能满足生产中的精度要求。（2）开单面或双面窄间隙坡口，先采用等离子弧焊、单枪激光焊、深熔钨极氩弧焊打底，然后采用窄间隙钨极氩弧焊（GTAW）或窄间隙熔化气体保护焊（GMAW）填充盖面。这种方法由于工序较多、且操作复杂，造成焊接效率相对较低，型材焊透时垂直度和弯曲度难以保证。（3）不开坡口，采用真空电子束焊接一次焊透，单面焊双面成型，然后采用钨极氩弧焊（GTAW）、熔化气体保护焊（GMAW）进行盖面焊接，以满足拼板余高要求或者型材焊脚尺寸要求。这种方式虽然焊接效率很高，焊接变形小，但是对设备要求能力较高，对大型工件而言，要求真空室尺寸应足够大，造成其焊接成本较高。

发明内容

本发明的技术目的为：提供一种工序简单、操作方便，工艺适用性好，可快速、高效地完成厚度大于20mm的船用钛合金拼板或T型材的全焊透式成型焊接，且焊后焊缝的外形尺寸和工件尺寸精度较高的双枪同步对称式联合焊接方法。该联合焊接方法的设备集成度高，灵活性强，焊接效率高、焊接热输入和焊后变形小，焊接质量好，可有效降低焊接加工成本，提高成品加工品质。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：适用于大厚板钛合金接头的双枪同步对称式联合焊接方法，该焊接方法施用于上部母板和下部底板之间的上下接头部位，具体包括以下步骤：

步骤一、在上部母板的待焊接处加工左右对称的K型坡口；

步骤二、依次对上部母板和下部底板的待焊接区域进行酸洗、打磨和表面清洗，之后，固定上部母板和下部底板之间的相对位置，使其形成上下接头；

步骤三、在上下接头的左右两侧布置激光焊组件、MIG焊接组件和氩气保护组件，其中，激光焊组件包括大功率激光器和两个激光焊接头，两个激光焊接头分别通过一根光纤与大功率激光器连接，MIG焊接组件包括两个MIG焊枪，所述的两个激光焊接头和两个MIG焊枪均沿K型坡口的中轴线方向左右对称设置，且激光焊接头设置在焊接路径的前方，MIG焊枪设置在焊接路径的后方；

步骤四、在氩气保护组件提供持续氩气氛围保护的条件下，开启大功率激光器，使其按照50%的分能经由两条光纤将激光传递给两个激光焊接头，设置两个激光焊接头所发出的激光功率为5000-10000W，离焦量为-15-15mm，激光与下层底板之间的夹角为5-30°，控制两个激光焊接头以40-120cm/min的焊接速度，对上下接头的左右两条焊缝进行左右完全对称、且同步式双枪激光自熔打底焊接，到达焊接路径结束位点后，关闭大功率激光器，控制氩气保护组件和两个激光焊接头归位至焊接路径起始位置；