一种同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法.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CN110170746A(43)申请公布日2019.08.27(21)申请号201910591929.9(22)申请日2019.07.02(71)申请人辽宁工业大学地址121001辽宁省锦州市古塔区士英街169号(72)发明人陈明华辛立军伍复发周岐(74)专利代理机构北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)11369代理人周婷(51)Int.Cl.B23K26/348(2014.01)B23K26/12(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法(57)摘要本发明公开了一种同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，包括：将激光器设置在待焊接工件上方，将TIG电弧焊枪设置在焊接工件一侧；调整所述双焦点镜头的透镜间距离，调整所述TIG电弧焊枪的位置，使所述TIG电弧焊枪的钨极端点距离焊接平面的高度为1～4mm，所述激光器出射光束轴线与所述电弧焊枪的钨极尖端水平间距为1～4mm；同时开启所述激光器和所述TIG电弧焊枪进行焊接；其中，所述激光器功率设定为1000～5000W，所述TIG电弧焊枪的电弧电流设定为80～400A，本发明将焊枪电弧与同轴双焦点热源组合排布在焊接方向上，通过改变激光功率和焊枪系统的电流实现不同热量输出，从而可以避免由于块状凸起引起的小孔坍塌、残留性气孔、焊接飞溅，改善焊接质量，稳定焊接过程。CN110170746ACN110170746A权利要求书1/2页1.一种同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，包括：将激光器设置在待焊接工件上方，将TIG电弧焊枪设置在所述焊接工件一侧；其中，所述激光器具有轴向的双焦点镜头，所述激光器发出的平行光束从所述双焦点镜头一侧入射后能够在其另一侧形成同轴的第一会聚光束和第二会聚光束，所述第一会聚光束的焦距小于所述第二会聚光束的焦距；调整所述双焦点镜头的透镜间距离，使第一会聚光束的焦平面位于待焊接工件上表面下方，所述第二会聚光束的焦平面处于待焊接工件下表面下方；调整所述TIG电弧焊枪的位置，使所述TIG电弧焊枪的钨极端点距离焊接平面的高度为1～4mm，所述激光器出射光束轴线与所述电弧焊枪的钨极尖端水平间距为1～4mm；同时开启所述激光器和所述TIG电弧焊枪进行焊接；其中，所述激光器功率设定为1000～5000W，所述TIG电弧焊枪的电弧电流设定为80～400A。2.根据权利要求1所述的同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，所述激光器出射光线与所述TIG电弧焊枪轴线的夹角为40°～45°。3.根据权利要求2所述的同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，所述第一会聚光束照射在所述待焊接工件上表面形成的第一光斑直径为0.1～0.5mm。4.根据权利要求3所述的同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，所述第二会聚光束照射在所述待焊接工件下表面形成的第二光斑直径为0.5～1.5mm。5.根据权利要求4所述的同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，所述激光器采用光纤激光器。6.根据权利要求4所述的同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，还包括：根据所述激光器功率和焊接工件板材厚度设定焊接速度，其计算公式为：其中，vh为焊接速度，Ph为激光器功率，v0为激光器焊接平均速度，Γ为自定义函数，γ为热熔系数，P0为平均输出功率，Dh为待焊接工件厚度，D0为平均板厚。7.根据权利要求6所述的同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，通过调整第一会聚光束焦平面和待焊接工件上表面的间距调节所述第一光斑的直径，其计算公式为：其中，为第一会聚光束焦平面和待焊接工件上表面的间距，G1为第一光斑直径，为第一会聚光束的焦点光斑直径，G0为光纤激光器发射的平行光光斑大小，f1为第一会聚光束的焦距，δ为光纤激光器的发散角，β为双焦点镜头的发散角，n0为空气折射率，ng为双焦点镜头的折射率。8.根据权利要求7所述的同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，通过调2CN110170746A权利要求书2/2页整第二会聚光束焦平面和待焊接工件下表面的间距调节所述第二光斑的直径，其计算公式为：其中，为第二会聚光束焦平面和待焊接工件上表面的间距，G2为第二光斑直径，为第二会聚光束的焦点光斑直径，G0为光纤激光器发射的平行光光斑大小，f2为第二会聚光束的焦距，δ为光纤激光器的发散角，β为双焦点镜头的发散角，n0为空气折射率，ng为双焦点镜头的折射率。9.根据权利要求8所述的同轴双焦点激光-TIG电弧复合焊接方法，其特征在于，焊接过程中采用氩气保护，所述氩气流量为12L/m