[发明专利]一种激光焊T型接头焊缝形状改善方法

说明书

本发明提供了一种激光焊T型接头焊缝形状改善方法包括：清除T型接头的焊缝和焊趾部位的油污、表面氧化物及金属蒸汽残存污染物；将待修饰T型接头固定在焊接工装上，利用散焦双激光束同时重熔修饰T型接头的焊缝和焊趾部位，改善焊缝和焊趾的形状；待T型接头的焊缝和焊趾完全冷却后，将工件从焊接工装上取出。本发明方法激光束可达性好，光斑直径小，可精确实现激光焊T型接头焊缝和焊趾的重熔修饰；焊接过程稳定，热输入低，因此，修饰焊缝质量好，接头变形小；焊接速度快，自动化程度高，且不需增加额外的装备和人员，用原有的激光设备即可，从而可节约生产成本，提高生产效率和经济效率。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种激光焊T型接头焊缝形状改善方法。

背景技术

近年来，整体化结构已成为当今武器装备轻量化研制中结构设计发展的重点。飞机机身壁板由于轻量化，要求大量使用薄壁加筋结构。激光焊接技术由于具有能量密度高、热输入低、焊接速度快、焊接变形小、无需真空、易于实现复杂曲线焊缝的自动焊接等特点，成为实现飞机薄壁带筋结构T型接头连接的轻质高效制造方法。

但是，激光焊接T型接头焊缝与母材过渡处，即焊趾处，存在明显的截面突变，且接头焊趾部位容易存在咬边。截面突变和咬边缺陷的存在使得焊趾部位产生应力集中。焊趾处应力集中对T型接头的疲劳性能有不利影响，疲劳裂纹往往从该部位萌生并发展。应力集中程度越大，对接头的疲劳性能越不利。改进焊接接头的焊缝形状，降低接头焊趾处的几何不连续性，是减小焊趾处应力集中程度，提高接头疲劳性能的有效方法。传统的改进焊接接头焊缝形状的方法主要有：机加工或打磨平焊缝；机加工或打磨焊缝焊趾过渡处；由TIG为热源重熔修饰焊趾等。这些改进技术的改善效果与材料、焊接结构类型和焊接接头尺寸密切相关。

一般激光焊接T型接头的焊缝极窄，焊脚高度仅为0.5mm～2.0mm。对于此类接头，受接头形式和焊缝尺寸的限制，传统改善疲劳性能的方法其工艺实现过程较难，工艺可达性差。机加工和打磨焊缝的方法，其工艺稳定性和一致性很难保证，打磨容易影响焊缝成形质量，造成焊缝成形不均匀。尤其是对于具有极窄焊缝的双光束焊接T型接头，打磨工艺很难实现。由于焊缝极窄，对激光焊T型接头进行TIG修饰焊的工艺可达性差，修饰工艺也较难实现，且TIG修饰焊焊缝较宽，热影响区较大，易造成较大的焊接变形。此外，打磨和TIG修饰焊均需增加额外设备和人员，一定程度上增加了生产成本。

发明内容

激光焊接具有热输入小、焊接过程稳定性好、焊接速度快和自动化程度高等优点。因此，本发明利用激光作为热源重熔修饰激光焊T型接头的焊缝焊趾部位，使焊缝形状变为凹焊缝且焊趾处平滑过渡，从而降低接头应力集中程度，提高接头疲劳性能。

本发明提供了一种激光焊T型接头焊缝形状改善方法包括：

1）清除T型接头的焊缝和焊趾部位的油污、表面氧化物及金属蒸汽残存污染物；

2）将待修饰T型接头固定在焊接工装上，利用散焦双激光束同时重熔修饰T型接头的焊缝和焊趾部位，改善焊缝和焊趾的形状；

3）待T型接头的焊缝和焊趾完全冷却后，将工件从焊接工装上取出。

进一步地，所述步骤1）中，将需修饰的T型接头的焊缝和焊趾部位用砂纸或钢丝刷打磨，然后用有机溶剂擦拭干净，再用蒸馏水清洗并烘干。

进一步地，所述有机溶剂为丙酮和酒精。

进一步地，所述步骤2）中，修饰凸焊缝时，激光入射角为40°～50°，入射位置距焊趾的间距为0.5 mm～-1mm；修饰平焊缝时，激光入射角为50°～60°，入射位置距焊趾的间距为1mm～0mm；其中，激光入射角为激光束与T型接头的底板的夹角；入射位置距焊趾的间距以焊趾为原点，入射位置位于底板上时，间距为正值，入射位置靠近焊缝一侧时，间距为负值。