一种超声辅助激光深熔焊接板材的方法.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CN105583523A(43)申请公布日2016.05.18(21)申请号201610101843.X(22)申请日2016.02.25(71)申请人长沙理工大学地址410114湖南省长沙市雨花区万家丽路南路二段960号(72)发明人张明军胡永乐毛聪唐昆张健(51)Int.Cl.B23K26/346(2014.01)B23K28/02(2014.01)B23K26/60(2014.01)B23K26/24(2014.01)B23K20/10(2006.01)B23K101/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种超声辅助激光深熔焊接板材的方法(57)摘要本发明涉及一种超声辅助激光深熔焊接板材的方法，其特征在于：步骤1：第一母材（10）和第二母材（11）加工形成对接端面，并加工一系列倾斜半圆槽；步骤2：第一母材（10）和第二母材（11）对接并夹紧，在焊道上形成一系列倾斜盲孔；步骤3：第一超声变幅杆（3）压合于待焊工件的上表面；步骤4：第二超声变幅杆（4）固定在激光焊接头的一侧；步骤5：启动超声波发生装置，调节超声波频率；步骤6：激光束（5）垂直辐射工件上表面，在超声波的连续振动下完成焊接过程；步骤7：焊接完成后，保持超声波振动1～2分钟。在本发明中，通过预设倾斜盲孔和超声波振动，避免了小孔前沿壁局部蒸发反冲压力驱动的熔池下流而形成焊缝根漏。CN105583523ACN105583523A权利要求书1/1页1.一种超声辅助激光深熔焊接板材的方法，其特征在于其特征在于：步骤1：第一母材（10）和第二母材（11）加工形成对接端面，并在对接端面上加工一系列倾斜半圆槽（2），除去第一母材（10）和第二母材（11）上下表面、对接面和半圆槽（2）上杂质；步骤2：用焊接夹具将第一母材（10）和第二母材（11）准确对接与夹紧，实现第一母材（10）和第二母材（11）对接端面上的系列半圆槽（2）精确对准，从而组成完整倾斜盲孔；步骤3：将第一超声变幅杆（3）压合于第一母材（10）和第二母材（11）对接线的上表面，并位于焊道的末端，且其端面平均分布在第一母材（10）和第二母材（11）上；步骤4：将第二超声变幅杆（4）固定在激光焊接头的一侧，位于焊接方向前方的第二超声变幅杆（4）与激光束（5）所成角度α为10°～15°；步骤5：启动超声波发生装置，调整第一超声变幅杆（3）的超声振动频率为25kHz，振幅为30μm，调整第二超声变幅杆（4）的超声振动频率为30kHz，振幅为10μm；步骤6：启动激光焊接系统，激光束（5）垂直辐射工件上表面，激光束（5）聚焦光斑大小平均分布在第一母材（10）和第二母材（11）上，第二超声变幅杆（4）与激光束（5）同步移动，在超声波的连续振动下完成焊接过程；步骤7：激光焊接结束后，保持超声波振动1～2分钟，关闭超声波发生器，结束焊接工艺流程。2.根据权利要求1所述的超声辅助激光深熔焊接板材的方法，其特征在于：在步骤1中，加工的半圆槽（2）直径D为2～5mm，统一向焊接方向的前方倾斜，倾斜角度β为30°～60°。3.根据权利要求1所述的超声辅助激光深熔焊接板材的方法，其特征在于：步骤1中，加工的半圆槽（2）最底端与工件下表面的距离d为1～3mm。4.根据权利要求1所述的超声辅助激光深熔焊接板材的方法，其特征在于：步骤1中，相邻两半圆槽（2）之间距离Δ为3～10mm。5.根据权利要求1所述的超声辅助激光深熔焊接板材的方法，其特征在于：步骤1中，在焊接方向上相邻两半圆槽（2）之间重叠距离δ为2～5mm。2CN105583523A说明书1/4页一种超声辅助激光深熔焊接板材的方法技术领域[0001]本发明涉及一种激光焊接方法，尤其涉及一种超声辅助激光深熔焊接板材的方法。背景技术[0002]激光焊接是激光加工技术中应用最广泛的先进工艺之一，具有焊接热输入小、焊缝深宽比大、速度快、焊缝变形小残余应力低、焊接精度和强度高、无需填料、易于实现自动化等突出优点，已经在汽车、造船、核电、管道等国民经济重要行业领域中得到应用。[0003]随着近来超高功率高亮度激光的研制成功，使得采用激光单道焊接厚板成为可能。激光深熔焊接类似于电子束焊接，可以获得大深宽比的焊缝。然而单纯的激光焊接（激光自熔焊接）大厚度平焊接头，焊接工艺参数范围极窄，易产生根漏等缺陷，即所谓的“透则漏”的问题！其根本原因在于小孔内能量耦合的不均匀导致的局部蒸发蒸汽反冲压力驱动的熔融金属高速流动。[0004]在2015年7月8日公开的，公开号为“CN103418917B”，发明名称为“一种激光与熔融金属复合焊接板材的方法”的发明专利公开了一种激光与熔融金属复合焊接板材的方法，其解决