厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111515541A(43)申请公布日2020.08.11(21)申请号202010339324.3(22)申请日2020.04.26(71)申请人华北水利水电大学地址450000河南省郑州市金水区北环路36号(72)发明人彭进(74)专利代理机构洛阳九创知识产权代理事务所(普通合伙)41156代理人狄干强(51)Int.Cl.B23K26/348(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置及方法(57)摘要厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置及方法，包括摆动器、激光器、TIG焊枪和TIG电源，TIG电源的负极与TIG焊枪电连通，正极与母材电连通，从而在焊枪和母材之间形成熔池电弧，沿焊接方向，TIG焊枪和焊丝依次处于激光束的前方，且TIG焊枪和焊丝分别与热丝电源的负极和正极电连通，从而在TIG焊枪和焊丝之间形成熔丝电弧，TIG焊枪、焊丝和激光器由夹具固定为一体，并由摆动器控制同步摆动。本发明采用单次焊接双面成形的焊缝焊接方式实现窄间隙厚板的连接，避免因激光熔化焊丝而造成的激光能量波动，进而出现焊缝未熔合的情况，而且提高母材对激光能量的吸收率，提高了焊接效率。CN111515541ACN111515541A权利要求书1/1页1.厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置，包括摆动器、产生激光束（2）的激光器、一把TIG焊枪（3）和向TIG焊枪（3）供电的TIG电源（1），且TIG电源（1）的负极与TIG焊枪（3）电连通，TIG电源（1）的正极与所要焊接的母材（7）电连通，从而在TIG焊枪（3）和母材（7）之间形成熔池电弧，其特征在于：沿焊接方向，TIG焊枪（3）和焊丝（5）依次处于激光束（2）的前方，且TIG焊枪（3）和焊丝（5）分别与一热丝电源（4）的负极和正极电连通，从而在TIG焊枪（3）和焊丝（5）之间形成将焊丝（5）熔化的熔丝电弧；所述TIG焊枪（3）、焊丝（5）和激光器由夹具固定为一体，并由摆动器控制三者同步摆动。2.根据权利要求1所述的厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置，其特征在于：所述焊丝（5）依靠送丝机构（6）完成送丝作业。3.根据权利要求1所述的厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置，其特征在于：所述TIG焊枪（3）、焊丝（5）和激光器同步摆动的摆动方向与焊接方向垂直。4.根据权利要求1所述的厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将待焊接母材加工出V型坡口，之后对焊接工件表面处理，去除表面杂质，再将焊接工件置于V型坡口内，并用焊接夹具固定；2）沿焊接方向，依次放置激光器、TIG焊枪（3）和焊丝（5），且将TIG电源（1）的负极与TIG焊枪（3）电连通，TIG电源（1）的正极与所要焊接的母材（7）电连通；将热丝电源（4）的负极和正极分别与TIG焊枪（3）和焊丝（5）电连通；利用夹具将激光器、TIG焊枪（3）和焊丝（5）固定为一体后与摆动器连接；3）先启动摆动器，再启动激光器、TIG电源（1）和热丝电源（4），并通过送丝机构（6）控制焊丝（5）移动，从而进行厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接。5.根据权利要求4所述的厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置的使用方法，其特征在于：所述TIG焊枪（3）的钨针与母材（7）的距离为0-6mm，TIG焊枪（3）与母材（7）之间的夹角θ为40-80°，焊丝（5）与母材（7）的夹角β为20-70°，激光束（2）与母材（7）的夹角a为70-90°。6.根据权利要求4所述的厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置的使用方法，其特征在于：所述焊丝（5）的送丝速度为0.2-20m/min，焊丝（5）直径为0.8-3mm，热丝电源（4）的电流为50-400A，TIG电源（1）的电流为50-400A，激光器的激光功率为5-20kW，激光束（2）的摆动速度0-1000mm/s，摆动频率为120-150Hz，焊接速度0.2-10m/min。7.根据权利要求4所述的厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置的使用方法，其特征在于：所述焊接时，在焊接位置通入氩气或氦气作为保护气，且保护气的流量为10-40L/min。2CN111515541A说明书1/4页厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置及方法技术领域[0001]本发明涉及到激光焊接领域，具体的说是厚板窄间隙激光-TIG复合填丝焊接装置及方法。背景技术[0002]厚板焊接结构广泛应用于船舶、海洋、航空航天等领域。目前主要采用窄间隙埋弧焊、窄间隙熔化极气体保护焊、氩弧焊工艺对厚板进行焊接。但这些焊接方法的主要问题是焊接热输入量大，造成的焊接接头组织粗大，焊接工件变形较大，引