[发明专利]一种减少窄间隙激光填丝焊气孔缺陷的方法

说明书

本发明公开了一种减少铝合金窄间隙激光填丝焊气孔缺陷的方法，包括以下步骤：(1)将待焊的母材试板经清洗、打磨后固定；(2)在焊接机器人上设置离焦量及焊接速度；(3)将可调式磁场装置与焊接机器人固定，并使得可调式磁场装置位于待焊工件上方；调整焊丝端部离试板底部的距离，控制光丝间距；(4)设置激光器的功率及送丝速度，在激光器作用于待焊工件时，向待焊工件同时施加交变磁场，所述施加的交变磁场的频率为10～50Hz；对待焊工件进行焊接。本发明对铝合金激光填丝焊焊接过程中施加辅助磁场作用，经交变磁场作用下的焊缝熔池液面波动小，窄间隙激光填丝焊气孔缺陷减少；附加磁场对熔池具有一定搅拌作用使熔池流动更加稳定。

技术领域

本发明涉及一种激光焊接方法，尤其涉及一种减少窄间隙激光填丝焊气孔缺陷的方法。

背景技术

激光焊属于高能束焊，利用高能量密度热源对材料进行焊接的一项加工技术，其具有高效、高精度的焊接优势，可适用材料范围广，在装备结构轻量化制造中成为不可或缺的技术之一，这项新型技术成为各国制造业关注的热点之一。激光焊是薄板焊接最佳的焊接方法之一，今年来随着光谱技术的进步及设备峰值激光功率的提高，激光技术也开始被用于厚板窄间隙的焊接，从激光焊接领域发展起来的窄间隙激光填丝焊技术受到行业内的广泛关注。窄间隙焊及激光焊是本世纪两种最适合于焊接厚板结构的方法，在欧美及日本技术较为成熟，工业应用也较完备。

窄间隙激光填丝焊技术具有热输入低、坡口尺寸小、填充金属耗材少、焊接效率高等突出优点，可广泛应用在核电工程、装备制造、航空航天、石油运输、大型海洋平台等厚板结构焊接制造中。填充焊丝的加入可以添加合金元素来调控焊缝的成分与组织，从而提高接头的综合性能，同时改善了纯激光焊接对坡口间隙的适应性和容错性，减小了接头热影响区和焊接应力变形。但是，激光焊接过程也变得更为复杂，窄间隙激光填丝焊接常见问题主要是焊接缺陷和热变形，其中焊接缺陷以气孔和未熔合缺陷较为突出。国内外相关学者针对这些问题做了大量的研究工作，认为气孔成因复杂，主要是焊接熔透不完全以及凝固速度过快。研究发现为减少气孔的产生可增大光斑直径，但增大光斑也无法完全消除气孔，尤其是气孔敏感材料，问题更难解决。而磁场辅助激光焊接技术是近年来被提出的一种新的思路，其应用和发展前景非常广阔。磁场在激光焊接中的作用主要可分为两个方面，一是磁场通过控制高能高密度的光致等离子，提高激光利用率，增大焊接熔深；二是磁场通过改变熔池中液态金属的传热和传质机制，改善焊缝成形，提高焊接质量。但是，对于窄间隙的激光填丝大厚板的焊接，在焊接过程中施加常规的恒定磁场并不能有效解决气孔等缺陷。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种简便、有效的减少窄间隙激光填丝焊气孔缺陷的方法。

技术方案：本发明所述的减少铝合金窄间隙激光填丝焊气孔缺陷的方法，包括以下步骤：

(1)将待焊的母材试板经清洗、打磨后固定；

(2)在焊接机器人上设置离焦量及焊接速度；

(3)将可调式磁场装置与焊接机器人固定，并使得可调式磁场装置位于待焊工件上方；调整焊丝端部离试板底部的距离，控制光丝间距；

(4)设置激光器的功率及送丝速度，在激光器作用于待焊工件时，向待焊工件同时施加交变磁场，所述施加的交变磁场的频率为10～50Hz；对待焊工件进行焊接。

其中，步骤(4)中，所述施加的交变磁场的磁感应强度为20～180mT。

其中，步骤(4)中，所述激光器施加的功率为2～6kW。

其中，步骤(4)中，所述送丝速度为2～3m/min。

其中，步骤(3)中，所述光丝间距为0.5～3mm。

其中，步骤(3)中，所述焊丝端部离试板底部的距离为1～3mm。

其中，步骤(2)中，所述焊接速度0.2～1.5m/min。