[发明专利]变厚度变截面薄壁工件的激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变厚度变截面薄壁工件的激光焊接方法。

背景技术

焊接是工程制造中不可或缺的加工技术之一，通过焊接手段可以显著降低结构件的制造周期以及制造难度，对于节省材料，降低成本有着重要意义。目前激光焊接已经广泛的应用于航空航天结构件的制造之中。航空航天金属结构件中由于其减重、气动外形等苛刻的要求，其零件一般为复杂曲面的腔体结构制造流程复杂，加工难度大，经常会采用焊接的方式制造。目前，自动焊接由于其焊缝成形一致性好，焊缝质量稳定已经得到广泛应用。

目前，在航空、航天结构件制造过程中经常会遇到变厚度、变截面零件的焊接。当遇到变截面、变厚度组件进行激光焊接时，一般根据板材的厚度采取增加或降低热输入的方法来解决零件的一次焊接成形问题，例如改变焊接速度或者改变焊接功率。但是一般这种方法由于焊接参量的急剧改变导致变截面过渡处焊接熔池不稳定，极易在零件变截面的突变处(如图1中的G部位)产生气孔、未焊透、穿孔等缺陷。例如当焊接从厚板向薄板过渡时熔池突然变小，在靠近厚板过渡处极易出现未焊合缺陷，而在靠近薄板过渡处则极易出现击穿孔缺陷。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种变厚度变截面薄壁工件的激光焊接方法，该变厚度变截面薄壁工件的激光焊接方法首先对变截面处过渡区进行划分，通过对不同板厚区域激光焊接路径的优化以及激光入射角度的偏摆来实现变截面处熔池的稳定过渡，防止产生气孔、未焊合、击穿孔等缺陷，最终达到焊缝的一次焊接成形获得高质量焊缝。该方法在工程应用中，对变截面处焊接质量以及焊接效率的提高具有很好的参考价值，对不同材料的激光焊接具有较为广泛的适用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变厚度变截面薄壁工件的激光焊接方法，其特征在于，所述变厚度变截面薄壁工件的激光焊接方法包括以下步骤：

步骤1、将两个变厚度变截面薄壁工件对接装卡，两个变厚度变截面薄壁工件之间形成接缝，接缝含有依次连接的薄壁连接段和薄壁分离段，薄壁连接段和薄壁连接段之间为突变点，在接缝上突变点两侧的为过渡区；

步骤2、使激光束射向两个变厚度变截面薄壁工件的接缝并沿该接缝行进，使两个变厚度变截面薄壁工件焊接；当激光束从薄壁连接段向薄壁分离段行进的过程中，激光束在照射到过渡区的起始位置时，激光束减小焊接热输出；当激光束从薄壁分离段向薄壁连接段行进的过程中，激光束在照射到突变点时，激光束增大焊接热输出。

本发明的有益效果是：

针对航空、航天结构件中变截面薄板(0.5mm～8mm)零件激光焊接过程中，截面突变处熔池的不稳定特性，导致的气孔、未焊透、穿孔等焊接缺陷，提出了一种变厚度、变截面零件激光焊接一次成形缺陷控制方法。通过对不同板厚区域激光焊接路径的优化以及激光入射角度的偏摆来实现变截面处熔池的稳定过渡，防止产生气孔、未焊合、击穿孔等缺陷，最终达到焊缝的一次焊接成形获得高质量焊缝。该方法在工程应用中，对变截面处焊接质量以及焊接效率的提高具有很好的参考价值，对不同材料的激光焊接具有较为广泛的适用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是现有变厚度变截面薄壁工件的焊接示意图。

图2是将两个变厚度变截面薄壁工件对接装卡的示意图。

图3是将两个变厚度变截面薄壁工件在接缝处断面的示意图。

图4是厚板向薄板过渡的焊接示意图。

图5是薄板向厚板过渡的焊接示意图。

图6是第一焊接路径示意图。

图7是第二焊接路径示意图。

图中附图标记：1、变厚度变截面薄壁工件；2、激光束；3、接缝；4、平板；5、异形板；

10、突变点；31、薄壁连接段；32、薄壁分离段；33、过渡区。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种变厚度变截面薄壁工件的激光焊接方法，其特征在于，所述变厚度变截面薄壁工件的激光焊接方法包括以下步骤：

步骤1、将两个变厚度变截面薄壁工件1对接装卡，两个变厚度变截面薄壁工件1之间形成接缝3，接缝3含有依次连接的薄壁连接段31和薄壁分离段32，薄壁连接段31和薄壁连接段31之间为突变点10，在接缝3上突变点10两侧的区域为过渡区33；