是10°至30°。選取熔深小于5mm的不銹鋼時(shí)，夾角A的取值范圍是10°至30°。選取熔深小于5mm的鋁合金時(shí)，夾角A的取值范圍是10°至20°，對(duì)應(yīng)的，傾斜入射方向22與焊接方向之間的夾角大小為100°至110°。當(dāng)然，不同金屬可以根據(jù)不同的物理冶金特性，進(jìn)而改變傾斜入射方向22的角度，以此來(lái)調(diào)節(jié)焊接過(guò)程中控制氣孔的穩(wěn)定性。
[0029]在起弧端11和收弧端12分別有能量的增益和衰減過(guò)程，因此在起弧端11激光的垂直入射有助于激光的吸收，而快速形成深熔焊接“小孔”、熔池，但是在其形成小于3mm的“小孔”、熔池后，采用激光連續(xù)傾斜入射，形成傾斜“小孔”，改變了金屬蒸汽的噴發(fā)方向以及噴發(fā)通道，有助于金屬蒸汽的噴散。
[0030]采用瞬間改變激光的入射方向的焊接方法，能夠讓激光能量被金屬材料表面吸收，而且大部分能量傳遞方向傾向于和激光入射方向同向的電子吸收，進(jìn)而瞬間形成傾斜“小孔”，讓激光能量被金屬材料表面吸收，而且大部分能量傳遞方向傾向于和激光入射方向同向的電子吸收，進(jìn)而形成傾斜“小孔”，傾斜角度是因?yàn)殁伜辖?、不銹鋼以及鋁合金形成的焊接熔池的表面張力較大，因此需傾斜的角度較大些，而低碳鋼熔池的表面張力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，因此采用的角度可以適當(dāng)?shù)男⌒?。此方法在起弧?1即使有少量氣孔淹沒(méi)在熔池中沒(méi)有逸出，但在后續(xù)激光跟進(jìn)的情況下也會(huì)較易逸出。
[0031]對(duì)于本實(shí)施例的步驟2，如圖1所示，當(dāng)激光保持傾斜入射方向22不變并沿焊接方向行進(jìn)到收弧端12 (FG段)的起始處F點(diǎn)時(shí)，該激光開(kāi)始一邊順時(shí)針轉(zhuǎn)變?nèi)肷浣嵌纫贿呇睾附臃较蚶^續(xù)行進(jìn)，具體是該激光從F點(diǎn)處的傾斜入射方向22轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行至G點(diǎn)的收弧入射方向24，該激光在到達(dá)G點(diǎn)后收弧完成焊接。該激光從F點(diǎn)行進(jìn)至G點(diǎn)的距離為d2，該激光從F點(diǎn)行進(jìn)至G點(diǎn)的時(shí)間為第二設(shè)定時(shí)間。在本實(shí)施例中的dl距離為小于等于3mm，第二設(shè)定時(shí)間為小于等于0.05S，收弧入射方向24與母材10的法線30之間的夾角B為大于0°且小于等于10°，對(duì)應(yīng)的，收弧入射方向24與焊接方向之間的銳角大小為大于等于80。且小于90° ο
[0032]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的第二設(shè)定距離d2為3mm。激光沿該焊接方向的焊接速度為2.4m/s?
[0033]由于激光在收弧端12之前的傾斜入射會(huì)形成傾斜的“小孔”，因此:傾斜的“小孔”下端的部分金屬蒸汽會(huì)因“小孔”的“軸線”與焊接方向也呈鈍角這個(gè)原因造成以下問(wèn)題(激光傾斜入射方向22與焊接方向呈鈍角):首先，小孔前沿的金屬蒸汽會(huì)對(duì)因母材10金屬壁皇效應(yīng)而無(wú)法逸出.其次，鈍角傾斜的“小孔”或之前一直是垂直(激光入射方向與母材10之間的夾角)的“小孔”均會(huì)在收弧端表現(xiàn)因“缺肉”而出現(xiàn)微裂紋。但是當(dāng)把激光的入射方向由原來(lái)的傾斜入射方向22瞬間改為收弧入射方向24后，因熔池得到金屬的及時(shí)回填而減少了“缺肉”，因?yàn)橐步档土耸栈《?2的微裂紋，同時(shí)因?yàn)榧す馊肷浞较虻霓D(zhuǎn)變；最后，到收弧端(小于3_)采用銳角入射有助于與在收弧之前的傾斜“小孔”合并形成“V”形熔池，也使得收弧端12的深熔焊接“小孔”根部的金屬蒸汽逸出通道變得通暢，更有助于收弧端12處氣體的逸散，因此，降低了收弧端12的焊接缺陷(裂紋與氣孔)。
[0034]優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例中的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法可以采用機(jī)械調(diào)節(jié)方式或者振鏡調(diào)控方式來(lái)改變激光的入射方向。尤其在利用振鏡來(lái)調(diào)控下實(shí)現(xiàn)激光束的來(lái)回偏轉(zhuǎn)，會(huì)獲得更佳的效果。以上述方式來(lái)調(diào)控激光束的偏擺方向可以實(shí)現(xiàn)焊縫起弧端11和收弧端12低缺陷率。
[0035]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例所提及的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法還可以推衍到電子束深熔焊接以及其他相似的熔透與未熔透焊接(深寬比大于1:1)，以及厚板窄間隙焊接中控制焊縫收弧端與起弧端缺陷的應(yīng)用中。
[0036]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:通過(guò)在起弧端和收弧端改變激光與母材之間的相互作用角度，來(lái)調(diào)控焊接過(guò)程中熔池和小孔的形態(tài)，從而解決熔化焊接過(guò)程中易在起弧端和收弧端產(chǎn)生缺陷的問(wèn)題，避免在起弧端和收弧端出現(xiàn)激光焊接過(guò)程的不穩(wěn)定，達(dá)到提高激光焊接可靠性的目的。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，所述降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法包括以下步驟: 步驟1、使激光在起弧端沿母材的法線入射，并使該激光在焊接方向行進(jìn)第一設(shè)定距離，隨后在第一設(shè)定時(shí)間內(nèi)改變?cè)摷す獾娜肷浞较颍乖摷す獾娜肷浞较蚺c焊接方向之間呈純角； 步驟2、在該收弧端，該激光在沿該焊接方向行進(jìn)第二設(shè)定距離內(nèi)改變?nèi)肷浞较?，使該激光的入射方向與焊接方向呈銳角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，步驟I包括:所述第一設(shè)定時(shí)間為0.05S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，步驟I包括:所述鈍角為100°至120°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，步驟I包括:所述鈍角為100°至110°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，步驟2包括:在第二設(shè)定時(shí)間內(nèi)改變激光的入射方向，所述第二設(shè)定時(shí)間為0.05S。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，該激光沿該焊接方向的焊接速度為2.4m/s ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述銳角為80°至90°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，第一設(shè)定距離小于等于3mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，第二設(shè)定距離為3mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，其特征在于，所述降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法采用機(jī)械調(diào)節(jié)方式或者振鏡調(diào)控方式來(lái)改變激光的入射方向。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法，降低起弧和收弧缺陷的激光焊接方法包括以下步驟：步驟1、使激光在起弧端沿母材的法線入射，并使該激光在焊接方向行進(jìn)第一設(shè)定距離，隨后在第一設(shè)定時(shí)間內(nèi)改變?cè)摷す獾娜肷浞较?，使該激光的入射方向與焊接方向之間呈鈍角；步驟2、在該收弧端，該激光在沿該焊接方向行進(jìn)第二設(shè)定距離內(nèi)改變?nèi)肷浞较颍乖摷す獾娜肷浞较蚺c焊接方向呈銳角。上述方法可以達(dá)到提高激光焊接可靠性的目的。
【IPC分類】B23K26-24
【公開(kāi)號(hào)】CN104772567
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510195190
【發(fā)明人】陶軍, 單飛虎, 鞏水利, 王翔宇
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日