專利名稱：變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金等金屬板材或型材對(duì)接焊接的方法，具體地說是一種通過同時(shí)使用變極性方波鎢極氬弧和激光兩種熱源對(duì)鋁合金等金屬板材或型材進(jìn)行對(duì)接焊接的方法，屬于金屬焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁合金具有密度小、塑性好、易于加工成型、無低溫脆性轉(zhuǎn)變及耐大氣腐蝕等許多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、高速軌道列車或其它運(yùn)載工具的結(jié)構(gòu)材料，然而，由于鋁合金材料特有的物理和化學(xué)特性，決定了其獨(dú)特的焊接性。鋁合金的TIG焊接要求既要發(fā)揮陰極清理作用去除表面致密的氧化膜，又要減少鎢極燒損，保持鎢極端頭形狀。特別是在自動(dòng)焊接中，高清理低鎢極燒損的TIG焊接系統(tǒng)成為人們期望的。沿著這一思路，鋁合金TIG焊接方法經(jīng)歷了直流鎢極接負(fù)(DCEN)、直流鎢極接正(DCEP)、正弦波交流、方波交流發(fā)展到變極性方波TIG焊接。變極性方波TIG焊接的核心器件就是變極性電源，其輸出波形如圖1所示，圖1 中，In為直流正接半波電流幅值，tn為直流正接半波時(shí)間，Ip為直流反接半波電流幅值，tp為直流反接半波時(shí)間，另外還包括焊槍、送氣裝置等。變極性電源作為近十年發(fā)展起來的一種新型焊接電源，繼承了方波電源的優(yōu)點(diǎn)，變極性電源是一種物出電源頻率和正負(fù)半波(DCEP 和DCEN)電流幅值、時(shí)間比可以分別獨(dú)立調(diào)節(jié)的方波交流電源，可按不同材料、不同焊件形狀選擇最佳范圍；其輸出電流為交流矩形波，直流輸出精確穩(wěn)定，波峰脈動(dòng)率小于0.5%， 電流設(shè)定值漂移小于；功率轉(zhuǎn)換控制采用了功率IG-BT模塊，電流過零轉(zhuǎn)換極快，電弧相當(dāng)穩(wěn)定，變極性電源通過進(jìn)一步減少DCEP的時(shí)間和增大DCEP半波電流幅值，并且控制回路信號(hào)頻率大于10KHZ，能快速響應(yīng)電流指令，方波上升和下降時(shí)間小于1 μ s，上升至峰值時(shí)無超量或不足，能在保證獲得足夠的陰極清理區(qū)條件下，最大限度地減少鎢極為正的時(shí)間，使電弧的特點(diǎn)向直流鎢極接負(fù)(DECN)靠近，可以最大限度地減少鎢極的燒損；變極性電源設(shè)計(jì)時(shí)考慮計(jì)算機(jī)控制，起弧采用脈沖而不是高頻，能有效阻止信號(hào)線上的電磁波干擾，變極性電源也是一種脈沖電源其脈沖電弧對(duì)熔池有很強(qiáng)的攪拌作用，因而可減少和抑制氣孔的產(chǎn)生。雖然變極性方波鎢極氬弧焊在焊接鋁合金放面有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是做為單一的焊接熱源，即使焊接電弧非常集中，對(duì)于焊件的厚度也有要求，而且焊接效率不是特別高，針對(duì)目前激光焊接鋁合金的優(yōu)缺點(diǎn)，可以把變極性方波鎢極氬弧焊與激光焊接方法復(fù)合起來， 實(shí)現(xiàn)兩者的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)。因?yàn)閷?duì)于激光焊接技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用多年，主要用于焊接各種金屬材料，例如鋁合金、不銹鋼等等，一般的激光焊接設(shè)備，包括一個(gè)產(chǎn)生固有單色高能光束的固態(tài)或氣體激光振蕩器，一個(gè)帶有偏向鏡的光路或者允許將激光束傳輸?shù)轿挥诖附影宀膶?duì)面的焊頭的光纖，焊頭中包括一個(gè)透鏡或一個(gè)或多個(gè)聚焦反射鏡，以便將激光束聚焦在待焊接材料上，在待焊接材料的對(duì)接處形成一個(gè)或多個(gè)焦點(diǎn)，從而在局部集中足夠的功率密度去熔化待焊接材料，通常，焊頭還包括一個(gè)用來借助于與激光束同軸布置的排氣噴嘴供給焊接氣體，也稱輔助氣體的供氣裝置，該供氣裝置也可以設(shè)置在激光焊頭的外部。然而，對(duì)于焊接鋁合金板材或型材，激光焊接工藝有其固有特點(diǎn)。激光焊具有功率密度高、同等熱輸入量時(shí)熔深大、熱影響區(qū)窄、焊接變形小、焊接速度快和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，由于激光焊可以將熱源集中在很小的尺寸內(nèi)，所以激光焊可以精確焊拉細(xì)微部分， 從而可以進(jìn)行深熔焊，在焊接生產(chǎn)中具有很大的應(yīng)用潛力。但是利用激光束焊接鋁合金時(shí)， 由于鋁對(duì)激光的反射率高、導(dǎo)熱快等特性，常需要采用較大功率的激光器進(jìn)行焊接，造成焊接成本過高，且在激光焊鋁合金厚板時(shí)，也易出現(xiàn)穩(wěn)定性差、氣孔、裂紋、下塌等焊接缺陷。 另外，由于激光焊接的激光束聚焦點(diǎn)尺寸很小，所以需要待焊接工件具有高定位精度，同時(shí)對(duì)焊接接頭的加工精度和設(shè)備精度都有較高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，可大幅度提高鋁合金材料對(duì)激光的吸收率，產(chǎn)生焊縫深度大、熱影響區(qū)小、 外形美觀的金屬焊件，在焊接鋁合金板材及型材時(shí)可有效提高焊接質(zhì)量和焊接效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，該方法包括如下步驟(1)將變極性方波鎢極槍和激光束發(fā)射槍固定，其中變極性方波鎢極氬弧槍在前， 激光束發(fā)射槍在后，將待焊接工件需要對(duì)接的部分對(duì)接，其中，變極性方波鎢極氬弧槍應(yīng)在待焊部位的正上方，激光束的焦點(diǎn)在待焊工件焊接部分的中間；(2)連續(xù)移動(dòng)待焊接工件，使用變極性方波鎢極氬弧槍對(duì)待焊接工件的焊接部位進(jìn)行陰極清理和初始熔化，使焊接部分表面處于高溫熔融狀態(tài)；(3)隨后使激光束照射到所述焊接部分，從而加深變極性方波鎢極氬弧熔焊的熔深，完成焊接。其中變極性方波鎢極氬弧的鎢極為負(fù)和鎢極為正半波電流可獨(dú)立調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為5 300A。其中激光束的離焦量為-2至-3mm。其中變極性方波鎢極氬弧焊的鎢極中心與激光束中心之間的間距為1至3mm。所述變極性方波鎢極槍和激光束發(fā)射槍固定于一個(gè)螺桿上，通過調(diào)節(jié)變極性方波鎢極中心與激光束中心之間的距離來進(jìn)行焊接。其中所述待焊接工件的焊接部分具有0. Imm或者更小的對(duì)接空間。所述變極性方波鎢極所發(fā)射出來的電弧方向和激光束的照射方向相互平行且垂直作用于待焊接工件的焊接部分上。所述待焊接工件的材料為鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金和低合金鋼中的一種或兩種。所述待焊接工件焊接部分的截面彼此相對(duì)形成I形或者Y形槽，所述Y形槽的夾角應(yīng)小于或者等于10°。綜上內(nèi)容，本發(fā)明所提供的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，采用待焊接工件移動(dòng)而變極性方波鎢極氬弧和激光束固定的方式，進(jìn)行鋁合金等金屬板材或型材的焊接。變極性方波鎢極氬弧槍和激光束發(fā)射槍固定于一個(gè)螺桿上，可以根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)激光束中心與變極性方波鎢極氬弧中心之間的距離，保證焊接質(zhì)量達(dá)到最佳。本發(fā)明中，焊件沿著變極性方波鎢極氬弧到激光束的方向移動(dòng)，形成變極性方波鎢極氬弧前置的方式。在焊接開始時(shí)，變極性方波鎢極氬弧熱源首先加熱鋁合金等金屬材料，由于變極性脈沖可在焊接周期內(nèi)對(duì)負(fù)極性半波電流的比例進(jìn)行全程調(diào)節(jié)，以獲得滿意的陰極破碎作用和合適的電弧穿透力；而且，負(fù)極性半波負(fù)載周期由程序來控制，也可使用安裝在焊矩上滑動(dòng)開關(guān)來進(jìn)行手動(dòng)焊接；因此，變極性TIG焊接時(shí)反極性脈沖DCEP所產(chǎn)生陰極破碎作用可有效去除焊接熔池前方的氧化物和污染物；同時(shí)又防止了鎢電極的燒損而帶來夾鎢的焊接缺陷，而在正極半波電流內(nèi)高速的電子流撞擊陽極即焊件，產(chǎn)生熔深從而使焊接接頭的焊縫表面層區(qū)處于高溫熔融狀態(tài)，這時(shí)待焊接工件開始移動(dòng)并開啟激光束， 由于焊縫表面處于高溫熔融狀態(tài)，降低了金屬對(duì)激光的反射率，提高了金屬對(duì)激光能量的吸收率，從而提高了激光的有效加熱深度，加大焊縫熔深，有效降低了焊縫寬度和熱影響區(qū)寬度，最后能獲得熔深較深，而熱影響區(qū)特別小，外形美觀的焊件，同時(shí)，降低了對(duì)焊接接頭的加工精度和裝備精度等方面的要求，提高了焊接質(zhì)量和焊接效率，使得變極性方波鎢極氬弧和激光束產(chǎn)生了 1+1 > 2的效果。由于在本焊接方法中變極性方波鎢極氬弧的正極性半波主要作用是清除鋁合金材料表面的污染物、氧化膜等，負(fù)極性半波內(nèi)預(yù)加熱鋁合金等金屬材料使其焊接接頭的焊縫表層區(qū)處于高溫熔融狀態(tài)，減少激光反射，增加激光吸收率，提高激光能量的有效利用， 且要保證熔融面積不要過大，保證熱影響區(qū)處于極小的范圍內(nèi)；同時(shí)還能滿足焊接速度快， 變形小等要求；并且變極性方波鎢極自身輸出電源DCEN、DCEP半波時(shí)間、幅值獨(dú)立可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)陰極清理作用去除表面致密的氧化膜，又能減少鎢極燒損，保持鎢極端頭形狀，使焊接電弧挺度好，能量集中，具有焊接速度快、焊縫窄、熱影響區(qū)小、焊接變形小等特點(diǎn)恰好滿足上述要求，變極性方波鎢極氬弧與激光復(fù)合的方法進(jìn)行焊接正好彌補(bǔ)了兩者的不足之處。 另外，采用本發(fā)明所述的焊接方法，在焊接鋁合金等金屬材料時(shí)不用預(yù)先清理，而且變極性電流過零無死區(qū)時(shí)間的超快速變換，電流極性變換頻率達(dá)kHz以上，可對(duì)鋁合金的電弧焊接過程產(chǎn)生特殊作用，明顯改善和提高鋁合金的電弧焊接質(zhì)量。該焊方法還同時(shí)適用于鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金、低合金鋼等多種材料的對(duì)接焊接作業(yè)。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，待焊接工件1，變極性方波鎢極槍2，激光發(fā)射槍3。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖2所示，本發(fā)明所述的復(fù)合焊接方法，采用變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合熱源進(jìn)行鋁合金等金屬板材或型材的對(duì)接焊接，金屬板材或型材可以是鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金、低合金鋼中的一種或兩種材料，本實(shí)施例以焊接兩塊鋁合金板材的對(duì)接焊為例進(jìn)行詳細(xì)說明，其中，鋁合金板材的厚度為8mm，寬度為200mm，長度1000mm。變極性方波鎢極槍電極為Φ 2. 4mm WC20,電極頂端與工件表面距離3mm，噴嘴直徑6. 0mm，鎢極干伸長為6. 0mm，主要技術(shù)參數(shù)其中變極性方波鎢極氬弧的正、反向電流幅值分別為80A和120A ；高頻脈沖電流幅值80A ；高頻脈沖頻率20kHz ；占空比50% ；電流極性變換頻率500Hz ；電流正、反向?qū)〞r(shí)間比為4 1，保護(hù)氣體為高純氬氣。激光焊機(jī)采用HL2006D型Nd:YAG連續(xù)激光器，波長為1.06微米、激光輸出為 0-2000W(平均功率)，單脈沖能量為0-200J、脈沖波形可任意設(shè)定、0. 6mm光纖傳輸，聚焦透鏡焦距為200mm，焦點(diǎn)直徑為0. 6mm，保護(hù)氣體為高純氬氣。該復(fù)合焊接方法包括如下步驟第一步將變極性方波鎢極槍2和激光束發(fā)射槍3間隔一定距離固定一個(gè)螺桿 (圖中未顯示)上，如圖1所示，相對(duì)待焊接工件1的移動(dòng)方向，變極性方波鎢極槍2固定在前面，激光束發(fā)射槍3固定在后面，通過滑動(dòng)螺桿上的螺絲就可以調(diào)節(jié)變極性方波鎢極槍2 和激光束發(fā)射槍3之間的距離。如圖1所示，該焊接方法中，保證變極性方波鎢極槍2的中心與激光束焦點(diǎn)5的水平距離為1至3mm，為焊接上述8mm厚的鋁合金板材，變極性方波鎢極槍2的中心與激光束焦點(diǎn)5的水平距離選為2. 0mm，此距離可以保證變極性方波鎢極氬弧熱源進(jìn)行完陰極理清和陽極初熔后，再進(jìn)行激光束的焊接，以保證焊接質(zhì)量。如果兩中心的距離過近，會(huì)造成變極性方波鎢極氬弧熱源陰極清理不充分，氧化物等殘?jiān)茨芡耆宄?，并且?huì)出現(xiàn)未等工件1表面處于高溫熔融狀態(tài)時(shí)，激光束就作用于焊件表面了，會(huì)影響工件1表面對(duì)激光的吸收率；如果兩中心的距離過大，不能得到復(fù)合的作用，且處于高溫熔融狀態(tài)的焊接表面會(huì)被污染，結(jié)果是進(jìn)行了二次焊接，從而影響焊接質(zhì)量和焊接效率。變極性方波鎢極氬弧的預(yù)熱效果可提高熱源效率，一方面氬弧焊的陰極清除作用去除了影響焊接質(zhì)量的一些雜質(zhì)、氧化膜、油污等，另一方面陽極初熔作用對(duì)工件表面的預(yù)熱提高了金屬對(duì)激光的吸收，與此同時(shí)，由于鎢極為變極性，使電子和金屬離子的加速方向產(chǎn)生周期性變化，可以起到消散等離子的作用，從而使激光的透射率進(jìn)一步加大，使激光能量轉(zhuǎn)換率增大，因此焊接區(qū)的光譜線強(qiáng)度增強(qiáng)；另一方面，激光產(chǎn)生的金屬蒸氣為陰極清理過程提供了高速撞擊焊件表面的金屬離子，只需較小的加速電壓即可獲得滿意的陰極清理作用，同時(shí)使電弧弧柱收縮，電弧挺度提高。將具有一定寬度和厚度的兩個(gè)待焊接工件1對(duì)接的部位對(duì)接，使得變極性方波鎢極中心和激光束中心的焦點(diǎn)正好落在待焊工件1焊縫的中間。待焊接工件1的焊接部分的截面彼此相對(duì)形成I形或者Y形槽，如圖1所示，形成的是I形槽，并在I形槽中具有大約0. Imm或更小的對(duì)接空間。根據(jù)鋁合金板材的形狀和厚度尺寸也可能形成Y形槽，Y形槽的夾角應(yīng)小于或者等于10°，是由于陰極清理過程中形成的陰極斑點(diǎn)尺寸比較小，如果夾角太大，如傳統(tǒng)的 50-70°夾角，陰極斑點(diǎn)不足以覆蓋兩邊的焊件，陰極清理不徹底；同時(shí)，因?yàn)楸竞附臃椒ㄖ胁挥锰罱z，如果夾角太大會(huì)造成焊后焊縫下凹，或者需要增加填充金屬，這勢必會(huì)增加熱影響區(qū)寬度，使焊接接頭性能和焊接效率下降，變極性方波鎢極的優(yōu)點(diǎn)不能充分發(fā)揮，因此夾角不宜過大。但夾角太小，如低于5°，在焊件的加工過程中，會(huì)增加工作量，并且角度太小不易控制，所以，優(yōu)選I形槽的焊接方式。第二步以一個(gè)恒定的速度連續(xù)移動(dòng)待焊接工件1，待焊接工件1的移動(dòng)方向如圖 1中箭頭所示的方向，與變極性方波鎢極槍2和激光束發(fā)射槍3的固定順序相反，形成變極性方波鎢極氬弧前置的方式，通過變極性方波鎢極槍2和激光束發(fā)射槍3沿焊線對(duì)待焊接工件1進(jìn)行復(fù)合焊接。因?yàn)橹挥泄ぜ?移動(dòng)，所以工件1的移動(dòng)速度就決定了焊接速度，可以根據(jù)不同材料的特性和尺寸厚度等選擇不同的工件1移動(dòng)速度和焊接速度。焊接速度以焊透工件為選擇原則，如焊接上述8mm厚的鋁合金板材時(shí)，焊接速度選用20mm/s。待焊接工件1開始移動(dòng)后，首先把變極性方波鎢極氬弧作用于鋁合金工件1對(duì)接部分的表面，使工件1焊接部分的焊縫表面區(qū)域氧化膜等雜物去除并使之處于高溫熔融狀態(tài)。由于變極性方波鎢極氬弧焊的DCEN、DCEP半波時(shí)間、半波電流獨(dú)立可調(diào)，故具體數(shù)值根據(jù)工件1材料的特性和尺寸而不同，只要保證陰極清理作用順利完成的情況下，盡量降低直流反接半波時(shí)間，這個(gè)可以通過加大直流反接半波電流來實(shí)現(xiàn)；這樣一來合理分配了變極性電源的能量，使大部分能量來預(yù)熱鋁合金焊件，以獲得滿意的熔池，提高鋁合金對(duì)激光的吸收效率，充分發(fā)揮了激光焊接的優(yōu)勢，又使鎢極得到了最小的損燒。如本實(shí)施例中，上述8mm厚鋁合金板材，則一般情況下選擇正、反向電流幅值分別為80A和120A，電流正、反向?qū)〞r(shí)間比為4 1。第三步待焊接工件1開始移動(dòng)后，使用高能量的激光束照射到已經(jīng)被變極性方波鎢極氬弧加熱的焊接部分，進(jìn)行焊接，直至最終完成焊接。由于焊縫表面處于高溫熔融狀態(tài)，降低了鋁合金板材對(duì)激光的反射率，提高了鋁合金板材對(duì)激光能量的吸收率，從而提高了激光的有效加熱深度，加大了焊縫熔深。本焊接方法中，由于變極性方波鎢極氬弧首先加熱了工件1的表面，并使工件表面產(chǎn)生了一定厚度的熔深，為更好的增加熔深，所以激光束的中心焦點(diǎn)可以落在工件1表面下方2-3mm處，這樣，不但可以有效降低焊縫寬度和熱影響區(qū)寬度，焊接后的焊縫不再需要打磨等工序，可直接獲得外形美觀的焊件，大幅度提高焊接質(zhì)量，而且還可以節(jié)省人工成本及材料成本，提高激光的利用率和焊接效率。如本實(shí)施例中，上述8mm厚鋁合金板材，采用上述的焊接速度和焊接電流等參數(shù)，可保證焊縫焊透。在本發(fā)明所述的焊接方法中，變極性方波鎢極氬弧槍2和激光束發(fā)射槍3的射出方向的入射角對(duì)焊接質(zhì)量有較大的影響，當(dāng)變極性方波鎢極槍2存在入射角時(shí)，陰極清理的斑點(diǎn)大小以及清理效果會(huì)隨入射角的變化而變化，并且焊接接頭已經(jīng)熔化的熔池最深位置和最寬位置會(huì)隨入射角的不同而改變，這樣鎢極離焊件的表面的距離也必須做出相應(yīng)的調(diào)整，使控制精確度降低和控制系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)焊接質(zhì)量和效率有較大的影響。如果激光束發(fā)射槍3的射出方向的入射角與焊接接頭也存在夾角，那么激光束焦點(diǎn)位置的落點(diǎn)和深度更難于直觀判斷，使現(xiàn)場焊接操作困難，質(zhì)量控制復(fù)雜，對(duì)于焊接參數(shù)的確定變得十分困難，對(duì)焊接質(zhì)量控制的影響更大。因此，本發(fā)明的變極性方波鎢極槍2和激光束發(fā)射槍3的射出方向相互平行且垂直作用于待焊接工件1上。變極性方波鎢極槍2垂直于母材時(shí)，焊接熔池的最寬位置可直觀顯示出來，其距離變極性方波鎢極槍2中心的距離非常容易測量獲得。而對(duì)于垂直入射的變極性方波鎢極氬弧焊，其焊縫最深位置與焊縫最寬位置一致，并且陰極清理作用這時(shí)效果最佳。因此，非常便于確定激光焊槍的位置。激光的焦點(diǎn)應(yīng)該位于焊縫中心熔融金屬的最深處的直線上，在表面以下2-3mm處，此時(shí)，對(duì)于激光的吸收和增大焊接熔深最為有利，激光束發(fā)射槍的射出方向與焊縫表面最直，其焦點(diǎn)位置的落點(diǎn)便于直觀判斷，使現(xiàn)場焊接操作簡單，質(zhì)量控制容易。如上所述，結(jié)合附圖和實(shí)施例所給出的方案內(nèi)容，可以衍生出類似的技術(shù)方案。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于該方法包括，(1)將變極性方波鎢極槍和激光束發(fā)射槍固定，其中變極性方波鎢極氬弧槍在前，激光束發(fā)射槍在后，將待焊接工件需要對(duì)接的部分對(duì)接，其中，變極性方波鎢極氬弧槍應(yīng)在待焊部位的正上方，激光束的焦點(diǎn)在待焊工件焊接部分的中間；(2)連續(xù)移動(dòng)待焊接工件，使用變極性方波鎢極氬弧槍對(duì)待焊接工件的焊接部位進(jìn)行陰極清理和初始熔化，使焊接部分表面處于高溫熔融狀態(tài)；(3)隨后使激光束照射到所述焊接部分，從而加深變極性方波鎢極氬弧熔焊的熔深，完成焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于 其中變極性方波鎢極氬弧的鎢極為負(fù)和鎢極為正半波電流可獨(dú)立調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為5 300A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于其中激光束的離焦量為-2至_3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于其中變極性方波鎢極氬弧焊的鎢極中心與激光束中心之間的間距為1至3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于所述變極性方波鎢極槍和激光束發(fā)射槍固定于一個(gè)螺桿上，通過調(diào)節(jié)變極性方波鎢極中心與激光束中心之間的距離來進(jìn)行焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于其中所述待焊接工件的焊接部分具有0. Imm或者更小的對(duì)接空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于所述變極性方波鎢極所發(fā)射出來的電弧方向和激光束的照射方向相互平行且垂直作用于待焊接工件的焊接部分上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于所述待焊接工件的材料為鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金和低合金鋼中的一種或兩種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于所述待焊接工件焊接部分的截面彼此相對(duì)形成I形或者Y形槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，其特征在于所述Y形槽的夾角應(yīng)小于或者等于10°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變極性方波鎢極氬弧和激光復(fù)合焊接方法，該方法首先將變極性方波鎢極氬弧焊焊槍和激光束發(fā)射槍固定，提供以恒定速度移動(dòng)的工件，并形成變極性方波鎢極氬弧焊焊槍前置的方式，利用變極性方波鎢極氬弧焊電弧使焊接工件表面區(qū)域的氧化膜等雜物去除并使之處于高溫熔融狀態(tài)，隨后使激光束照射到焊接部分，從而加深變極性方波鎢極氬弧焊時(shí)熔焊的熔深，完成焊接。本發(fā)明所采用的焊接方法，可以降低金屬對(duì)激光的反射率，提高金屬對(duì)激光能量的吸收率，從而提高了激光的有效加熱深度，加大焊縫熔深，有效降低了焊縫寬度和熱影響區(qū)寬度，最后能獲得熔深較深，而熱影響區(qū)特別小，外形美觀的焊件。
文檔編號(hào)B23K28/02GK102161134SQ20091031072
公開日2011年8月24日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者丁叁叁, 呂任遠(yuǎn), 孟立春, 楊尚磊, 林君山, 林慶琳, 羅斌, 陳文賓 申請人:南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司