一种高频‑激光填丝复合焊接装置及方法.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CN107803593A(43)申请公布日2018.03.16(21)申请号201710890634.2(22)申请日2017.09.27(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人黄继华叶政谢立程志(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人皋吉甫(51)Int.Cl.B23K26/346(2014.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种高频-激光填丝复合焊接装置及方法(57)摘要本发明公开了一种高频焊与激光填丝焊的复合焊接方法及装置，该方法结合高频焊和激光填丝焊，被焊工件预留一定间隙，激光填丝焊接同时对母材馈入高频电流，利用高频电流强烈的趋肤效应和邻近效应，使熔池及熔池前沿的焊缝两侧母材产生高频电阻热，将一部分焊接能量直接馈入母材待焊面，可在较低热输入下显著改善激光填丝焊的反面成型，增加激光填丝焊的焊透深度，提高焊接效率（焊接速度）。所述的复合焊接装置包括焊接平台，高频馈电接触电极，激光焊接头，待焊工件，高频电源，焊丝。该焊接方法及其装置亦可用于异种金属对接熔钎焊，高频的预热作用有助于钎剂熔化并去除工件表面氧化膜，有利于焊接成形以及减少焊接缺陷。CN107803593ACN107803593A权利要求书1/1页1.一种高频-激光填丝复合焊接装置，其特征在于，所述装置包括包括焊接平台、激光焊接头、焊丝和两块待焊工件，所述焊接平台中部设有空槽，所述两块待焊工件平行焊接平台的空槽，并置于空槽对称两侧，所述两块待焊工件之间预留焊接间隙，所述的激光焊接头和焊丝均位于焊接间隙正上方。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括高频馈电接触电极和高频电源，所述高频馈电接触电极为两个接触电极，所述两个接触电极均与高频电源连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述两个接触电极为滑块式或滚轮式，所述两个接触电极的材质为铜或导电性能优异的金属或合金，所述两个接触电极在焊接方向上位于电弧焊枪之前，在焊接过程中与激光焊接头同步运行。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置在焊接直缝管材时，管材焊缝需预留待焊间隙，高频电流的馈入形式可以通过高频感应线圈进行感应式馈入，通过高频感应的形式在工件内部形成高频感应电流，利用高频电流的邻近效应和趋肤效应使电流聚集在焊点及焊点前沿的一段焊缝侧壁上，对熔池及熔池前沿焊缝进行集中加热，所述高频感应线圈为中空铜管，通水冷却，其与被焊管件同轴，在焊接方向上位于激光焊接头之前，在焊接过程中与激光焊接头同步运行。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述高频电源的频率范围为50~1000kHz。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光焊接头相反于焊丝另一端连有激光发生器，所述激光发生器种类包括固体激光器和气体激光器。7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，高频电流可通过两个接触电极从工件正面或反面馈入，两个接触电极的对称中心与激光焊接头中心的距离为1~30cm。8.一种高频-激光填丝复合焊接方法，基于上述权利要求1-7之一所述的装置，其特征在于，所述方法结合高频焊和激光填丝焊，激光填丝焊接同时对母材馈入高频电流，利用高频电流强烈的趋肤效应和邻近效应，使熔池及熔池前沿的焊缝两侧母材内部产生高频电阻热，将一部分焊接能量直接馈入母材待焊面，从而增加激光填丝焊接的熔深，加强侧壁的熔合，提高焊接效率。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）将被焊工件安置于工作台上，保留0.5-0.8mm的焊缝间隙，使激光焊接头处于焊缝间隙正上方，同时焊缝平行于焊接平台的空槽；（2）激光焊接头置于焊缝间隙中心上方，将两个接触电极分别压紧至两块被焊工件上形成良好接触并与激光焊接头保持相同距离；（3）焊接开始时，首先送进焊丝，打开激光焊接头，形成焊点导通两块工件；此时开起高频电源将高频电馈入工件，保持激光焊接头与接触电极空间同步运行；（4）当接触电极运行至工件端部时，切断高频电源，保持激光焊接头继续运行；（5）当激光焊接头运行至工件端部时，切断激光器电源，完成焊接过程。2CN107803593A说明书1/5页一种高频-激光填丝复合焊接装置及方法技术领域[0001]本发明属于技术材料加工焊接技术领域，具体涉及一种高频-激光填丝复合焊接装置及方法。背景技术[0002]激光焊是20世纪70年代兴起的一种高效焊接技术。它利用高能量密度的激光作为热源，对焊件进行熔化形成焊接接头，是一种高效精密的焊接方法。传统的激光焊采用无间隙焊接，对待焊件的表面处理要求高，工件装配要求严格。同时，激光焊的热输入较低，焊缝金属冷却速度大，高强度合金接头容