一种有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法与系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115194328A(43)申请公布日2022.10.18(21)申请号202210913009.6(22)申请日2022.07.31(71)申请人怀化学院地址418000湖南省怀化市鹤城区金海路138号东校区(72)发明人胡靖张明军何思聪(51)Int.Cl.B23K26/21(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法与系统(57)摘要本发明提供一种有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法与系统。包括以下步骤：坡口形状设计及焊前处理；提供激光焊接系统；提供压紧滚轮系统；完成激光自熔打底焊；开启激光焊接系统和压紧滚轮系统进行激光填带焊接。本发明方案充分利用激光束的柔性可控特点，配合压紧滚轮系统，填充带材与下层焊缝紧密贴合，类似于激光搭接焊，可以获得具有焊接小孔的激光深熔焊接模式。此外，窄间隙激光填带焊接分为两种具体实施方式：采用摆动激光进行窄间隙激光填带焊接，通过优化摆动激光扫描路径实现良好侧壁熔合；采用V型槽填充带材进行窄间隙激光填带焊接，激光束在填充带材V型槽中的一次反射吸收增强，激光能量深入填充带材，可以实现单层大厚度填充。CN115194328ACN115194328A权利要求书1/2页1.一种有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：提供待焊板材，对待焊板材的对接面进行打磨清洗，在对接面加工出U型坡口，然后将待焊板材用夹具夹紧；步骤2：提供激光焊接系统，所述激光焊接系统包括激光发生器、传输光纤、激光焊接头；步骤3：提供填充带材，去除填充带材表面氧化层；步骤4：提供压紧滚轮系统，所述压紧滚轮系统包括压紧滚轮，滚轮支架，弹簧，调节螺栓，下滑块，上滑块，丝杆，支撑滑板，驱动电机，支撑架，安装板；步骤5：启动激光焊接系统，打开激光发生器，保护气体喷嘴吹送焊接保护气体，进行激光自熔打底焊，完成打底焊接，关闭激光发生器，关闭焊接保护气体；步骤6：将第一填充带材置于U型坡口中，开启驱动电机压紧第一填充带材，打开激光发生器，保护气体喷嘴吹送焊接保护气体，开始激光填带焊；步骤7：完成一道焊接后，关闭激光发生器，关闭驱动电机，关闭焊接保护气体，激光焊接头回到焊接起始点；步骤8：将第二填充带材置于U型坡口中，重复步骤6和步骤7；步骤9：依次将填充带材置于U型坡口中，重复步骤6和步骤7，进行多层焊，直到焊接完成。2.根据权利要求1所述的有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法，其特征在于，窄间隙激光填带焊接分为两种具体实施方式：采用摆动激光进行窄间隙激光填带焊接；采用V型槽填充带材进行窄间隙激光填带焊接。3.根据权利要求1所述的有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法，采用摆动激光进行窄间隙激光填带焊接，其特征在于，待焊板材可以为镁合金等，待焊板材厚度为20‑50mm；采用V型槽填充带材进行窄间隙激光填带焊接，其特征在于，待焊板材可以为铝合金等，待焊板材厚度为20‑50mm。4.根据权利要求1所述的有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法，其特征在于，U型坡口底边宽度为2‑5mm，钝边为5‑10mm。5.根据权利要求1所述的有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法，其特征在于，填充带材根据U型坡口尺寸、激光功率和焊接效率的要求确定第一填充带材、第二填充带材、…、第N填充带材；其中采用摆动激光进行窄间隙激光填带焊接，其特征在于，填充带材厚度d1为1‑3mm，填充带材宽度d2为2‑5mm；采用V型槽填充带材进行窄间隙激光填带焊接，其特征在于，填充带材厚度d1为2‑6mm，填充带材宽度d2为2‑5mm，填充带材开V型槽，其中V型槽深度S1为1.2‑4mm，V型槽宽度S2为1‑2.5mm。6.根据权利要求1所述的有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法，其特征在于，压紧滚轮压力为100‑700N。7.根据权利要求1所述的有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法，其特征在于，激光焊接头的倾斜角度α为0‑30°。8.根据权利要求1所述的有色金属厚板窄间隙激光填带焊接方法，采用摆动激光进行窄间隙激光填带焊接，其特征在于，激光束为摆动波形，其中振幅A为0.8‑2.5mm，频率f为30‑200Hz，摆动轨迹为圆形。2CN115194328A权利要求书2/2页9.一种有色金属厚板窄间隙激光填带焊接系统，其特征在于，包括激光焊接系统和压紧滚轮系统，所述激光焊接系统包括激光发生器、传输光纤、激光焊接头，其中激光焊接头通过安装板与滚轮支架固连，所述压紧滚轮系统包括压紧滚轮，滚轮支架，弹簧，调节螺栓，下滑块，上滑块，丝杆，支撑滑板，驱动电机，支撑架，安装板；压紧滚轮系统中驱动电机通过丝杆给上滑块传导压力，上滑块再通过销柱将