一种低合金高强钢薄板的激光-MIG电弧复合焊接方法与流程

本发明涉及一种低合金高强钢薄板的焊接方法，具体涉及一种低合金高强钢薄板的激光-mig电弧复合焊接方法，属于材料焊接技术领域。

背景技术：

在机械、汽车、船舶、管道、石油化工、压力容器等焊接领域，最常见的焊接方法是焊条电弧焊(smaw)、药芯焊丝电弧焊(fcaw)、熔化极气体保护焊(gmaw)。然而，这些焊接技术不仅耗时费力，还会造成一些例如气孔、变形和裂纹等焊接缺陷。

激光-电弧复合焊接结合了激光焊接和电弧焊接的优势，是一种新兴的特种加工技术，它将激光和电弧两种物理性质、能量传输机制截然不同的热源复合在一起，作用于同一个熔池，既充分发挥了两种热源各自的优势，又弥补了各自的不足，形成了一种高效的热源，使得熔深增加、焊接速度增大、焊接变形减小。

激光-电弧复合焊接通过单道焊就可以实现中厚板的完全焊透，具有热输入较低、焊接热影响区较窄和焊接效率高等特点，在提高焊接质量、简化焊接程序、缩短焊接时间等方面优势明显，此外，其适合全位置焊接，焊后接头的强度非常高，在机械、汽车、船舶、管道、石油化工、压力容器制造领域是一项非常有前途的焊接技术。

但是，对于钢薄板，激光-电弧复合焊接的应用则存在一定阻碍。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低合金高强钢薄板的激光-mig电弧复合焊接方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种低合金高强钢薄板的激光-mig电弧复合焊接方法，焊接工艺为单面焊双面成形，包括以下步骤：

s1、对接钢薄板，使得对接接头呈i型，留有一定的坡口间隙；

s2、根据被焊材料材质及焊接接头的使用性能，选择具有一定化学成分和力学性能的填充焊丝；

s3、设置焊接工艺参数，包括激光功率、焊接速度、mig焊接电流、焊接电压；

s4、在激光-mig电弧复合焊接过程中，采用激光在前、电弧在后的方式，选用惰气为激光保护气体，并分别保持mig焊枪与焊板之间、激光焊枪与焊板之间的角度，根据设定的参数进行复合焊接。

上述步骤s1中钢薄板的厚度为6～10mm；坡口间隙为0～0.5mm。

进一步的，上述填充焊丝的直径为1.2mm。

上述步骤s3中的焊接电压为18～20v，焊接电流为230～250a，焊接速度为0.6m/min，激光功率为3.5～5kw。

上述步骤s4中mig焊枪与焊板之间的夹角为60～70°，激光焊枪与焊板之间角度为90±1°。

上述步骤s4中的焊接过程中，离焦量为0～2mm，光丝间距为1～2mm；惰气为纯氩气，气流量为25-30l/min。

本发明的有益之处在于：

本发明的一种低合金高强钢薄板的激光-mig电弧复合焊接方法，将激光-mig电弧复合焊接技术运用于钢薄板的对接焊接上，可以不开坡口单道焊焊透钢板，实现了单面焊双面成形的焊接工艺，其操作简便，焊接一次成型，易于实施，焊接效果好，为高质量焊接提供了新的焊接方法，能够有效地指导实际焊接方法的选用，对于改善复合焊的工艺具有重要的实用价值和意义。

附图说明

图1是本发明的焊缝成形图；

图2是本发明的焊缝的截面形貌图；

图3是本发明的焊接接头的显微组织图，包括上电弧区的细晶热影响区(arcfghaz)、下激光区的粗晶热影响区(lasercghaz)、下激光区的细晶热影响区(laserfghaz)、上电弧区的粗晶热影响区(arccghaz)。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明采用尺寸为200mm×100mm×10mm的s355钢板。

复合焊接系统由10kw的光纤激光系统和mig电弧焊机构组成。

一种低合金高强钢薄板的激光-mig电弧复合焊接方法，焊接工艺为单面焊双面成形，包括以下步骤：

s1、对接钢薄板，使得对接接头呈i型，留有0～0.5mm的坡口间隙；

s2、根据被焊材料材质及焊接接头的使用性能，选择具有一定化学成分和力学性能的直径为1.2mm的填充焊丝；

s3、设置焊接工艺参数，包括激光功率为3.5～5kw、焊接速度为0.6m/min、mig焊接电流为230～250a、焊接电压为18～20v；

s4、在激光-mig电弧复合焊接过程中，采用激光在前、电弧在后的方式，选用纯氩气为激光保护气体，气流量为25-30l/min，离焦量为0～2mm，光丝间距为1～2mm；并分别保持mig焊枪与焊板之间的夹角为60～70°、激光焊枪与焊板之间的角度为90±1°，根据设定的参数进行复合焊接。

实施例

对接钢薄板，坡口间隙为0.5mm；

激光保护气体为纯氩气，保护气流量为25l/min；采用的填充材料为直径的er307mo不锈钢焊丝。mig焊枪与焊板之间的夹角为60°、激光焊枪与焊板之间的角度为90±1°

复合焊接的工艺参数为：激光功率为5kw，离焦量为2mm，光丝间距为2mm；焊接速度为0.6m/min，mig焊接电流为230a，焊接电压为18v。

焊缝形貌的具体几何形貌参数包括熔深、熔宽和余高。

焊缝成形如附图1所示：由图1可见，焊缝表面成形良好，飞溅较小，无表面气孔、裂纹缺陷。

焊缝截面宏观形貌如附图2所示：由图2可见，钢板焊透，成形良好，无内部气孔、未熔合等缺陷。采用体视显微镜进行熔宽、熔深和余高的测量，得到熔宽为8.95mm、余高为2.10mm。

该试验中，焊接接头不同部位的显微组织如附图3所示，包括上电弧区的细晶热影响区(arcfghaz)、下激光区的粗晶热影响区(lasercghaz)、下激光区的细晶热影响区(laserfghaz)、上电弧区的粗晶热影响区(arccghaz)。

由图3可见，焊接接头的显微组织在电弧粗晶区和激光粗晶区组织较粗大，而在电弧细晶区和激光细晶区组织都比较细，主要组织类型为贝氏体，说明焊接接头的组织淬硬性不是很大，因此具有较高的强度和韧性，综合力学性能较好。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。