[发明专利]一种窄间隙激光-双弧双丝复合焊接方法

说明书

本发明提出一种窄间隙激光‑双弧双丝复合焊接方法，通过双TIG电弧的引入增加侧壁熔透性配合通过平行送进的双丝的能够有效解决侧壁熔合不良问题；且双丝的引入能够显著增加熔敷效率，由此能够实现厚壁构件窄间隙的高效焊接。该方法用于对待焊试件的窄间隙坡口进行焊接；将激光束置于窄间隙坡口中间位置，两个用于产生TIG电弧的钨极位于激光束后侧，且位于窄间隙坡口的两个侧壁之间；两根焊丝在位于所述激光束前方，且并列分布在窄间隙坡口的两个侧壁之间；焊接时，激光束与两个钨极产生的双TIG电弧同时输出热源，两根焊丝同时送入熔池，两根焊丝在激光束与双TIG电弧的共同作用下熔化进入熔池，对窄间隙坡口进行多层单道焊接。

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，具体涉及一种窄间隙激光-双弧双丝复合焊接方法，属于焊接制造技术领域。

背景技术

窄间隙焊接技术起源于20世纪60年代，以美国和日本为代表的研究机构相继研发了多种窄间隙焊接方法(窄间隙焊接方法的定位为：板厚小于200mm，间隙小于20mm；板厚超过200mm，间隙小于30mm)，70年代美国和日本研发的窄间焊接技术成果先后在潜艇、核电设备压力容器中获得推广应用。随着时代的进步，窄间隙焊接技术已发展越来越成熟，同时窄间隙焊接技术在焊接质量、生产效率、经济成本等方面的诸多优势，必将是未来厚板结构焊接发展的重要方向之一。

传统的厚壁焊接往往采用大角度坡口，焊接过程中填入材料较多，焊接时采用多层多道焊接，焊接应力大，焊接工件变形大，热影响区宽，降低焊接接头的塑韧性。随着深海工程、核电、压力容器等领域对厚壁金属构件的需求日益广泛，对厚壁构件的焊接质量和焊接效率也提出了更高要求。窄间隙焊接技术因采用窄且深的小角度U型或I型坡口，具有焊接效率高、焊材消耗少及热输入低等优势，且随着板厚的增加，窄间隙焊接的优势愈加明显。

厚壁窄间隙焊接技术按其所采取的工艺进行分类，可分为窄间隙埋弧焊(NG-SAW)、窄间隙熔化极气体保护焊(NG-GMAW)、窄间隙钨极氩弧焊(NG-GTAW)等。其中窄间隙埋弧焊(NG-SAW)焊接效率高，在压力容器等领域应用较广，但在熔透方面，很难实现单面焊双面成形，需增加衬垫进行焊接，同时热输入大，因此对焊接热输入敏感材料受限；窄间隙熔化极气体保护焊(NG-GMAW)操作灵活，效率较高，但由于属熔化极气体保护焊范畴，焊缝中易出现气孔等缺陷、同时坡口侧壁的熔合问题也是其关键难点问题；窄间隙钨极氩弧焊(NG-GTAW)焊缝成型优良且焊接接头质量高，但其焊接速度低、熔敷效率低，导致需要填充道数增多、焊接接头变形大、组织粗大等问题。

窄间隙激光-TIG电弧复合焊接技术将激光与电弧两种热源复合在一起，共同作用于一个熔池，充分发挥两种热源各自的优势，与窄间隙TIG焊相比，激光的引入能够增加焊缝熔深、提高电弧稳定性、增加焊接速度及金属熔敷效率。尽管窄间隙激光-TIG复合焊焊接质量高、焊接速度快、组织性能优异，但在大厚度材料的焊接中仍存在熔敷效率低、侧壁熔合不良等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种窄间隙激光-双弧双丝复合焊接方法，通过双TIG电弧的引入增加侧壁熔透性配合通过平行送进的双丝的能够有效解决侧壁熔合不良问题；且双丝的引入能够显著增加熔敷效率，由此能够实现厚壁构件窄间隙的高效焊接。

一种窄间隙激光-双弧双丝复合焊接方法，用于对待焊试件的窄间隙坡口进行焊接；

将激光束置于窄间隙坡口中间位置，两个用于产生TIG电弧的钨极位于所述激光束后侧，且并列分布在窄间隙坡口的两个侧壁之间；两根焊丝在位于所述激光束前方，且并列分布在窄间隙坡口的两个侧壁之间；

焊接时，所述激光束与两个钨极产生的双TIG电弧同时输出热源，两根焊丝同时送入熔池，两根焊丝在激光束与双TIG电弧的共同作用下熔化进入熔池，对窄间隙坡口进行多层单道焊接。

作为本发明的一种优选方式，当焊缝两侧的母材材质相同时，采用两根材质相同的焊丝，且两根焊丝的直径和送丝速度相同；