一种不等厚板双光束激光拼焊方法与流程

本发明属于激光加工领域，尤其涉及一种不等厚板双光束激光拼焊方法。

背景技术：

对于不等厚板的激光焊接工艺，通常采用单光束激光焊接方法。单光束激光焊接过程需要将激光束向厚板侧偏置一定的距离进行焊接以获得接头质量良好的焊缝，单光束激光焊接方法的激光束偏置距离对焊缝的成形质量有重要影响。激光束的偏置位置和工艺参数设置稍有不当就会造成薄板焊穿或厚板未焊透。不仅如此，不等厚板的单光束激光焊接技术还容易造成焊缝的咬边、飞溅、未熔合等缺陷。

技术实现要素：

本发明为了解决不等厚板焊接过程中的咬边与飞溅问题，改善焊接接头的成形质量。提供了一种不等厚板的双光束激光焊接方法，其目的是使两束激光分别作用于工件上，提高了焊缝的成形质量，增加焊接稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种不等厚板的双光束激光焊接方法，其特征在于，操作步骤是：

(1)先将待焊工件的待焊面铣削平整，然后再用砂纸打磨待焊面及其上下表面，打磨时使焊面的平整；

(2)然后用酒精或者丙酮将打磨后的待焊面擦拭干净，保证焊接过程中没有杂质污染焊接熔池；

(3)再将所述待焊工件对接在一起，用焊接夹具压紧，调整两束激光与工件的位置，功率较大的激光置于厚板工件之上，功率小的激光置于薄板工件之上，找准焊缝起始与结束位置，在焊缝的背部和正面接入焊接保护气，通入焊接保护气2~4s，打开激光开关开始焊接。

所述待焊工件对接后的间隙不大于0.1mm。

所述激光的排列采用并行双光束排列方式，两束激光的间距在0.1~0.6mm之间。

所述激光束与竖直方向为5~10°的夹角。

所述焊接保护气分为正面保护气和背面保护气，其中正面保护气采用侧吹的方式对焊接熔池进行保护，侧吹保护气与焊接方向的角度在30~60°之间；背面保护气则通过向工件底部放置的开有小孔的圆管通入保护气形成。

所述正面保护气体流量为10~30l/min，正面保护气通气嘴与工件表面的距离h为5~10mm，通入的背面保护气体流量为25~100l/min。

所述双光束激光焊接作用于薄板与厚板的两激光束能量比为50/50~0/100之间。

所述双光束离焦量在-4mm~+4mm，激光光斑直径在0.3mm~0.6mm，焊接速度为1~4m/min。

本发明具有以下优点：

本发明双光束激光焊接技术是采用分光技术将单束激光分为两束或者采用两束单独的激光束进行工件的焊接。它不仅具有激光焊接速度快、熔深大、精度高的优点，而且对于常规激光焊接难以施焊材料也具有很强的适应性。双光束激光焊接工艺可以通过改变焊接过程中激光束的能量大小、光束间距以及激光束排列方式控制焊接过程中的温度场分布，从而改变激光焊接匙孔的存在模式与焊缝熔池中液态金属的流动方式，减少焊接过程中的金属飞溅，得到过渡均匀美观的焊接接头。

附图说明

图1，图2为本发明的焊接方法示意图；

图3是背部保护气的通气圆管。

图中标记：1、2为激光束，3为背部保护气的通气圆管，4、7为焊接夹具，5、6为待焊工件（5为薄工件，6为厚工件），8、9是焊接夹具底座，10、为正面保护气的通气嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1

一种不等厚板的双光束激光焊接方法，包括工件定位夹具、焊缝气体保护装置、激光束作用于工件的位置。在不等厚板激光焊接过程中，采用两束激光lb1、lb2分别作用于厚板和薄板，其中lb2的的激光能量小于lb1的激光能量，使得薄板和厚板能同时受到的热源能量均衡。两束激光的作用形式为垂直于焊缝方向并行排列分布，该工艺方法可以实现不等厚板的焊接，改善焊接接头成形质量，减少焊接过程中产生的飞溅。

结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式是一种不等厚铝合金双光束激光焊接方法，其具体步骤如下：

(1)焊接前，将工件5和工件6的对焊边用铣床铣削平整，然后用砂纸打磨其对焊边以及对焊边附近的上下表面，打磨后保证对焊边的平整度，保证对接在一起的间隙不大于0.1mm。然后使用酒精或者丙酮擦伤工件5和6的对焊边以及夹具底座8和9的的上表面，保证工件5和6以及焊接夹具8和9上无杂质污染焊接熔池。将工件5和6装夹在焊接夹具上，保证待焊边靠近，并用焊接夹具4和7将工件压紧在底座8和9上，不能有任何晃动。

(2)再将所述待焊工件对接在一起，用焊接夹具压紧，调整两束激光与工件的位置，功率较大的激光置于厚板工件之上，功率小的激光置于薄板工件之上，找准焊缝起始与结束位置，在焊缝的背部和正面接入焊接保护气，通入焊接保护气2~4s，打开激光开关开始焊接。即：调整激光束与工件的相对位置使双光束分别置于厚板与薄板上，其中，双光束1和2采用垂直于焊缝方向的并行双光束排列方式，两激光束的间距为0.1mm~0.6mm。激光束与竖直方向的夹角为5~10°，而非一个为8°（图2中的α），正面保护气与焊接方向的夹角为45°（图2中的β）。

(3)调整激光功率在薄板与厚板上的能量分配比为50/50~0/100之间，优选37/63，设置离焦量在-4mm~+4mm，激光光斑直径在0.3mm~0.6mm，焊接速度为1~4m/min，正面保护气体流量为10~30l/min，正面保护气通气嘴与工件表面的距离h为5~10mm，通入的背面保护气体流量为25~100l/min。

调整激光起始位置到工件的一头，打开保护气开光2~4s，再同时打开激光和机械臂运动的开关开始焊接。

所述待焊工件对接后的间隙不大于0.1mm。

所述焊接保护气分为正面保护气和背面保护气，其中正面保护气采用侧吹的方式对焊接熔池进行保护，侧吹保护气与焊接方向的角度在30~60°之间；背面保护气则通过向工件底部放置的开有小孔的圆管通入保护气形成。

激光器包括co2激光器、光纤激光器、固体激光器、半导体激光器。

实施例2

结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施1不同的是采用的双光束激光为两个激光头分别发出的激光束，以保证更大的激光功率和激光束间距。

实施例3

结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施2不同的是，两束激光的激光源为不同激光源，且对焊的两中材料为钛和铝，不同材料对不同激光源的吸收作用有所差异，采用不同激光源焊接异种材料能获得更加稳定的焊缝。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种不等厚板的双光束激光焊接方法，操作步骤是：先将待焊工件的待焊面铣削平整，然后再用砂纸打磨待焊面及其上下表面，打磨时使焊面的平整；然后用酒精或者丙酮将打磨后的待焊面擦拭干净，保证焊接过程中没有杂质污染焊接熔池；再将所述待焊工件对接在一起，用焊接夹具压紧，调整两束激光与工件的位置，找准焊缝起始与结束位置，在焊缝的背部和正面接入焊接保护气，打开激光开关开始焊接，本发明提高了焊缝的成形质量，增加焊接稳定性。

技术研发人员：陈洪宇;黄凌骄;冉光琪;荣建
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司
技术研发日：2018.08.28
技术公布日：2018.12.21