专利名称：一种激光双融焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种激光焊接方法，特别是涉及一种在气体绝缘开关设备中采用激光 双融焊接的方法。
背景技术：
近年来，气体绝缘开关设备在我国得到了迅速地推广与应用，特别是随着我国城 市电网建设和改造、轨道交通以及大型工矿企业等对开关设备提出了小型化、智能化、免维 护、全工况等新的更高要求，高性能、高品质的充气柜在国内的需求越来越强烈。原空气式 开关设备为主向小体积大电流的气体绝缘开关设备发展，气体绝缘开关设备逐步取而代之 成为主流。而根据国家电网的要求，充气柜的年漏气率小于1%。，作为充气柜的硬性指标，要 求充气柜一定保证开关在运行时的气密性。
保证充气柜气密性，激光焊接技术是关键之一。激光焊接因其焊接速度快、热输入 小、变形及残余应力小等特点，焊缝成形的可靠性和稳定性极佳，所以被广泛应用于气体绝 缘开关设备的焊接。但实际运用中激光焊接各种密封气箱时有一个无法避免的缺点，焊接 收弧处容易产生“空穴”微气孔导致泄露的主要原因之一。这样，造成气箱一次合格率提不 高。综上所述，迫切要求提高气体绝缘开关设备的质量和可靠性。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种采用激光双融焊接工艺解决激光 收弧过程中产生的漏气“空穴”微孔能有效降低充气柜的漏气率的焊接方法。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种激光双融焊接方法，其 特征在于将一条焊缝分成二次焊接完成，具体方法包括如下步骤将需要焊接的第一工件和第二工件的焊接处清洗干净，在需要焊接的地方顺向从 起弧进行激光焊接，在激光焊接过程直至收弧完成第一条焊缝，然后再从要求完成焊缝的 末端逆向按照起弧、到激光焊接过程再到收弧完成。在一个实施例中，所述第一工件与第二工件之间的距离范围在0. 15 0.3mm之 间。在另一个实施例中，所述第一工件为不锈钢方钢或不锈钢板，第二工件为不锈钢 板。在另一个实施例中，所述不锈钢方钢或不锈钢板的厚度为2. 0 20. 0mm，所述不 锈钢板的厚度为2. 0 4. 0mm。在另一个实施例中，所述不锈钢方钢或不锈钢板的厚度为14. 0mm，所述不锈钢板 的厚度为3. 0mm。在另一个实施例中，所述第一条焊缝占整条焊缝长度的1/5 4/5。在另一个实施例中，所述第一条焊缝占整条焊缝长度的三分之二。在另一个实施例中，所述第一条焊缝占整条焊缝长度的三分之一。
在另一个实施例中，所述第一条焊缝占整条焊缝长度的二分之一。本发明的工作过程如下首先，顺向从起弧、到激光焊接过程直至收弧完成第一条焊缝，占整条焊缝的三分之二的长度，余下的为第二条焊缝。焊接好第一条焊缝后再从要求 完成焊缝的末端逆向按照起弧、到激光焊接过程再到收弧完成，收弧的位置应在整条焊缝 的三分之一处，即完成了第二条焊缝的焊接。通过双融焊接出来的激光焊缝成形好，焊缝稳 定、无“空穴”微孔。因为逆向的第二条焊缝将第一条焊缝收弧时，产生的“空穴”微孔有效 的覆盖。而其收弧处在第一条焊缝处，工件与工件间已经融合了无空气无间隙，即0间隙距 离理想状态下。本发明的积极进步效果在于本发明提供的激光双融焊接的方法具有以下优点 本发明可以有效的避免收弧时产生的“空穴”微孔。将一条焊缝分为顺逆两次焊接，这样 主要解决焊接两工件间间隙大(> 0. 15mm)容易产生的微孔的问题，产生微孔的主要原因 是间隙大后两工件间在收弧时，随着功率的减小在两工件间有空气后容易产生的“空穴”微 孔，采用双融在隙在0. 3mm也能较好的收弧无微孔产生。
图1是激光焊接时的功率变化的示意图；图2是理想状态下的焊缝的示意图；图3是非理想状态下的焊缝的示意图；图4是本发明提供的采用双融焊接方法焊缝的示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。在阐述本 发明之前，先解释一下“空穴”是如何的形成的，以及不可避免性，再根据其特性来解决。“空穴”的形成的主要由以下几方面原因造成的第一，是由于激光焊特性决定的，激光光束是一个直径为Φ0. 25mm左右能量束， 所需的激光功率密度为106W/cm2左右。而完成一条焊缝又需要，通过功率控制来完成。功 率控制就是控制激光在起始阶段有一个功率上升过程，中间焊接过程保证满功率状态，最 后在结束焊缝时，有总有一个功率下降过程。也就是在功率下降阶段，由于功率密度小于 106ff/cm2时，逐渐激光无法溶化加热材料而产生“空穴”气孔。图1是激光焊接时的功率变 化的示意图，参见图1，图中的字母“P”为激光的功率，字母“S”为焊接路径的长度，“1”为起 始点，开始焊接后的功率从最初的30%上升到焊接所需功率的100%的过程直至到达“2” 点，“2”点到“3”点之间为功率100%的焊接阶段，此时的焊接不会产生“空穴”，“3”点到 “4”点之间为功率下降的段，在这个过程中功率从100%下降到“4”点的40%。第二，在激光焊接时，理想状态下激光焊的材料与材料之间要求0间隙距离。通常 需要材料焊接面与面接触其间隙要求不大于0. 10mm，才能焊接出较好的焊缝。在理想状态 下，“空穴”气孔在材料浅表处不会造成泄漏，图2是理想状态下的焊缝的示意图，在图2所 示的理想情况下，要求图中不锈钢板5和不锈钢方钢或不锈钢板6的间隙9不大于0. Imm, 箭头为焊接的方向，空穴8存在于焊缝7的浅表处。图3是非理想状态下的焊缝的示意图；在实际情况下均为点接触，而且局部间隙9远远大于0. 10mm，基本在0. 15 0. 3mm之间。间隙9越大导致焊接时产生空穴8现象，如 图3所示，空穴的产生几乎是百分之五十的概率。图中不锈钢板5和不锈钢方钢或不锈钢 板6的间隙9在0. 15 0. 3mm之间，箭头为焊接的方向，普通焊接有了空穴8的存在，空穴 8与间隙9很容易相通，导致漏气。第三，“空穴”微孔存在的隐秘性。有相当一部分“空穴”微孔，孔径小于0. 05mm即 时通过放大镜，也不易发现。另外，还有的“空穴”微孔表面有一层类似氧化层的物质，就像 一个气泡的隐性“空穴”微孔。无法用肉眼发现，通过氦检漏设备检，也无法彻底杜绝。因 为微孔极小可能被小的渣滓堵住未被发现，而通过了检漏流转出厂。在气箱的呼吸效应下， 在使用过程中出现微漏造成安全隐患。所以危害极大。通过以上对“空穴”的描述应该对它的危害有所了解，按一般实际每台气箱180 250条激光焊缝。如果按照每台平均200条激光焊缝百分之五的概率来计算，那就是有10 个存在漏气隐患点。所以迫切需要采取措施来解决。本发明就是有针对通过激光双融焊接工艺方法来消除隐患点。
图4是本发明提供的采用双融焊接方法焊缝的示意图，在图4中向左的箭头表示 顺向焊接，向右的箭头表示逆向焊接，图中不锈钢5和不锈钢方钢或不锈钢板6的间隙9 在0. 15 0. 3mm之间，不锈钢方钢或不锈钢板6的厚度为2. 0 20. 0mm，在实施中选为 14. Omm,不锈钢板5的厚度为2. 0 5. Omm,在实施中选为3. 0mm。焊接时首先，顺向从起弧、到激光焊接过程直至收弧完成第一条焊缝71，占整条焊 缝的三分之二的长度，余下的为第二条焊缝72。焊接好第一条焊缝71后再从要求完成焊 缝的末端逆向按照起弧、到激光焊接过程再到收弧完成，收弧的位置应在整条焊缝的三分 之一处，即完成了第二条焊缝72的焊接。通过双融焊接出来的激光焊缝成形好，焊缝稳定、 无“空穴”微孔。因为逆向的第二条焊缝将第一条焊缝收弧时，产生的“空穴”微孔有效的 覆盖。而其收弧处10在第一条焊缝71处，工件与工件间已经融合了无空气无间隙，即0间 隙距离理想状态下，所以能有效消除微孔的。第一条焊缝的长度占整条焊缝其它比例的长度的焊接方法与工艺与上述占整条 焊缝的三分之二的长度的方法与工艺一样。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
权利要求
一种激光双融焊接方法，其特征在于将一条焊缝分成二次焊接完成，具体方法包括如下步骤将需要焊接的第一工件和第二工件的焊接处清洗干净，在需要焊接的地方顺向从起弧进行激光焊接，在激光焊接过程直至收弧完成第一条焊缝，然后再从要求完成焊缝的末端逆向按照起弧、到激光焊接过程再到收弧完成。
2.根据权利要求1所述的激光双融焊接方法，其特征在于所述第一工件与第二工件 之间的距离范围在0. 15 0. 3mm之间。
3.根据权利要求1或2所述的激光双融焊接方法，其特征在于所述第一工件为不锈 钢方钢或不锈钢板(6)，第二工件为不锈钢板(5)。
4.根据权利要求3所述的激光双融焊接方法，其特征在于所述不锈钢方钢或不锈钢 板(6)的厚度为2. 0 20. 0mm，所述不锈钢板(5)的厚度为2. 0 4. 0mm。
5.根据权利要求4所述的激光双融焊接方法，其特征在于所述不锈钢方钢或不锈钢 板(6)的厚度为14. 0mm，所述不锈钢板(5)的厚度为3. 0mm。
6.根据权利要求1所述的激光双融焊接方法，其特征在于所述第一条焊缝占整条焊 缝长度的1/5 4/5。
7.根据权利要求6所述的激光双融焊接方法，其特征在于所述第一条焊缝占整条焊 缝长度的三分之二。
8.根据权利要求6所述的激光双融焊接方法，其特征在于所述第一条焊缝占整条焊 缝长度的三分之一。
9.根据权利要求6所述的激光双融焊接方法，其特征在于所述第一条焊缝占整条焊 缝长度的二分之一。
全文摘要
本发明公开了一种激光双融焊接方法，其特征在于将一条焊缝分成二次焊接完成，具体方法包括如下步骤将需要焊接的第一工件和第二工件的焊接处清洗干净，在需要焊接的地方顺向从起弧进行激光焊接，在激光焊接过程直至收弧完成第一条焊缝，然后再从要求完成焊缝的末端逆向按照起弧、到激光焊接过程再到收弧完成。本发明可以在激光焊接工件与工件间隙过大时，有效的避免收弧时产生的“空穴”微孔。将一条焊缝分为顺逆两次焊接，解决焊接两工件间间隙大容易产生微孔的问题，产生微孔的主要原因是间隙大后两工件间在收弧时，随着功率的减小在两工件间有空气后容易产生的“空穴”微孔，采用双融在隙在0.3mm也能较好的收弧无微孔产生。
文档编号B23K26/24GK101829849SQ20101017936
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者秦伟 申请人:上海天灵开关厂有限公司