本发明涉及一种激光焊接方法,具体涉及一种间隙自适应激光焊接方法。
背景技术:
激光焊接具有焊接速度快,接头质量高、焊接变形小、焊接效率高等突出优势,激光焊接在中薄板材料的焊接领域应用越来越广泛。激光焊接对接头的间隙尺寸要求比较严格,间隙过大,容易造成焊缝咬边、下塌、背面成形不良等情况,影响焊接质量。解决间隙过大这一问题,通过提高加工精度、装备精度等途径来实现时,面临设备改造、工人素质提高、生产效率受限等难题,甚至通过以上途径都难以满足接头组对间隙要求。如何开发一种新式激光焊接方法,在接头组对间隙尺寸要求较宽松条件下实现自动化焊接,成为迫切需求。
技术实现要素:
本发明的目的是解决现有激光焊接方法在焊接过程中,接头组对间隙变化影响焊缝成形,尤其是间隙过大时,焊缝不能稳定成形的问题,进而提供一种间隙自适应激光焊接方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种间隙自适应激光焊接方法,该焊接方法采用的焊接系统是由激光焊接系统、送丝系统、信号采集系统、控制系统组成,信号采集系统在前,负责采集焊缝间隙尺寸信号,激光焊枪在中间,负责输出激光进行焊接,送丝系统在后,负责填充焊丝;
所述的间隙自适应激光焊接方法包括如下步骤:
(1)信号采集系统实时监测间隙尺寸变化,检测精度值不高于0.1mm,间隙尺寸b小于阈值时,填丝系统不启动,激光焊接正常进行,焊接速度为0.5-5m/min;
(2)当监测到间隙尺寸大于设定的阈值时,启动填丝系统,焊丝直径为0.8mm-1.2mm之间,并根据间隙大小调节送丝速度vf的快慢,随着间隙尺寸变大,送丝速度增加,激光功率p增加,最终实现自适应自动化激光焊接。
所述的间隙自适应激光焊接方法,所述的步骤(1)中间隙阀值为板厚的1/5并且不大于1.5mm。
所述的间隙自适应激光焊接方法,所述的步骤(2)中送丝速度vf=(10-15)*bm/min。
所述的间隙自适应激光焊接方法,所述的步骤(2)中激光功率p的增加幅度δp为2000*b。
所述的间隙自适应激光焊接方法,所述的信号采集系统对焊缝进行实时监测,采用ccd对焊缝间隙进行监测,提取间隙轮廓,测量间隙尺寸,将尺寸信号和位置信号传送给控制系统进行分析。
有益效果:
1.本发明采用了间隙自适应激光焊接方法,在焊接过程中实时监测接头间隙尺寸,并根据间隙尺寸调节送丝及激光焊接工艺参数,提高了激光焊接过程对间隙尺寸的容忍度及适应性,实现了间隙尺寸在较大范围内变化条件下的激光高效稳定焊接。
本发明解决了激光焊接过程中,板材组对间隙尺寸不均匀,激光焊接过程中,间隙过大位置容易造成焊缝咬边、下塌,背面成形不良等缺陷。
附图说明:
附图1是焊接方法原理图;
附图2是不锈钢间隙自适应激光焊接焊缝形貌正面图;
附图3是不锈钢间隙自适应激光焊接焊缝形貌背面图;
图中:1、信号采集系统;2、激光焊接系统;3、控制系统;4、送丝系统。
具体实施方式:
实施例1:
一种间隙自适应激光焊接方法,该焊接方法采用的焊接系统是由激光焊接系统2、送丝系统4、信号采集系统1、控制系统组成3,信号采集系统在前,负责采集焊缝间隙尺寸信号,激光焊枪在中间,负责输出激光进行焊接,送丝系统在后,负责填充焊丝;
所述的间隙自适应激光焊接方法包括如下步骤:
(1)信号采集系统实时监测间隙尺寸变化,检测精度值不高于0.1mm,间隙尺寸b小于阈值时,填丝系统不启动,激光焊接正常进行,焊接速度为0.5-5m/min;
(2)当监测到间隙尺寸大于设定的阈值时,启动填丝系统,焊丝直径为0.8mm-1.2mm之间,并根据间隙大小调节送丝速度vf的快慢,随着间隙尺寸变大,送丝速度增加,激光功率p增加,最终实现自适应自动化激光焊接。
控制系统分析间隙尺寸信号并进行阈值对比,如果间隙尺寸低于阈值,说明接头间隙满足激光焊接要求,不启动送丝系统,进行单独激光焊接;如果间隙尺寸高于阈值,但不大于1.5mm,说明接头间隙不满足激光焊接要求,容易造成焊缝成形缺陷,届时启动送丝系统并调节激光焊接工艺参数,间隙尺寸决定送丝速度及激光焊接工艺参数,如果间隙尺寸超过1.5mm,说明间隙过大,不满足焊接条件,无法焊接。
实施例2:
根据实施例1所述的间隙自适应激光焊接方法,所述的步骤(1)中间隙阀值为板厚的1/5并且不大于1.5mm。
实施例3:
根据实施例1或2所述的间隙自适应激光焊接方法,所述的步骤(2)中送丝速度vf=(10-15)*bm/min。
实施例4:
根据实施例1或2或3所述的间隙自适应激光焊接方法,所述的步骤(2)中激光功率p的增加幅度δp为2000*b。
实施例5:
根据实施例1所述的间隙自适应激光焊接方法,所述的信号采集系统对焊缝进行实时监测,采用ccd对焊缝间隙进行监测,提取间隙轮廓,测量间隙尺寸,将尺寸信号和位置信号传送给控制系统进行分析。
试验验证:
试验条件:板材为304-6mm不锈钢,i型对接,焊道长度600mm,单面焊双面成形,焊接位置预制不连续间隙,间隙尺寸0-1.2mm不等。激光器采用光纤激光器,连续输出模式,光纤直径400um。焊丝采用308lsi,直径0.8mm。初始焊接工艺参数为焊接速度1.2m/min,激光功率5000w,离焦量+2mm,后倾斜角10°,保护气采用氩气,流量18l/min。
试验结果:采用以上焊接工艺参数对预制间隙的6mm厚304不锈钢进行焊接的效果如图2所示,焊接过程稳定,焊缝成形美观,送丝系统及激光焊接工艺参数启动停止过程稳定可靠,试验效果良好。