CN109396644A - 消除激光焊接收弧坑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种消除激光焊接收弧坑的方法，采用收弧末端激光功率分段衰减、运动速度保持的方式，减小激光对熔池的冲击，消除激光焊接收弧坑，改善收弧位置焊缝成形。该方法具有操作简单、适用范围广、使用效果好等特点，可直接用于产品零件的激光焊接生产，无需增加额外的加工过程。本发明可以解决激光焊接收弧坑位置焊缝表面质量差、接头强度低、存在裂纹缺陷等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种消除激光焊接收弧坑的方法
背景技术
激光焊接作为一种精密、高效的高能束焊接方法，具有能量密度高，热输入低，焊接变形小、焊接速度快等优点，日益受到人们的关注。激光焊接的应用也随着激光焊接技术的发展而日趋广泛，目前已涉及航空航天、武器制造、船舶制造、汽车工业、压力容器、民用及医用等众多领域。
但是，在激光焊接时，尤其是在激光深熔焊时的匙孔效应作用下，焊缝收弧位置会形成大而深的收弧坑。收弧坑的存在会带来以下不利影响：(1)不满足焊缝表面质量要求，(2)削弱整个接头的强度，(3)收弧坑诱发裂纹等缺陷。因此，在将激光焊接用于实际产品的生产时，需要采用适当的方法对收弧坑进行消除。常用的方法是添加收弧板，在焊接完成后将存在收弧坑的位置去除。但是，在很多情况下，因为焊缝结构特点限制，无法添加收弧板，此时就需要考虑采用新的方法消除激光焊接收弧坑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除激光焊接收弧坑的方法。
为解决上述问题，本发明提供一种消除激光焊接收弧坑的方法，包括：
在激光束扫至焊缝收弧位置，激光功率按设定的功率曲线分段衰减，其中，功率衰减曲线分为2-4段，功率衰减速度逐段提高。
进一步的，在上述方法中，激光功率按设定的功率曲线分段衰减中，
激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，运动速度为0.5-5m/min。
进一步的，在上述方法中，激光功率按设定的功率曲线分段衰减中，
随着功率衰减过程中能量输入的减小，激光的穿透能力减弱，激光对熔池的冲击减弱，同时熔池宽度和深度减小，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝，该段焊缝的形貌由激光功率、运动速度、衰减时间的因素精确控制。
进一步的，在上述方法中，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝中，
对于首尾封闭焊缝的激光焊接，采用一道连续激光束从头到尾进行焊接，当激光束扫至焊缝起或收弧位置后，激光功率开始按设定的功率曲线分段衰减，激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，在起或收弧位置形成熔深和熔宽均逐渐变小焊缝。
进一步的，在上述方法中，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝中，
对于非封闭焊缝的激光焊接，激光束分两段从焊缝两端向中间进行焊接，在中部相接位置激光功率开始按设定的功率曲线分段衰减，激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，在焊缝中部形成熔深和熔宽均逐渐变小焊缝。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
一，本发明是一种通过采用收弧末端激光功率分段衰减、运动速度保持的方式，减小激光对熔池的冲击，消除激光焊接收弧坑的方法。
二，该方法中收弧焊缝的形貌可由激光功率、运动速度、衰减时间等因素精确控制。
三，该方法操作简单，可直接用于产品零件的激光焊接生产，无需增加额外的加工装置和加工过程。四，该方法适用范围广，适用于绝大多数金属材料，可用于首尾封闭焊缝的激光焊接，也可用于非封闭焊缝的激光焊接。五，该方法使用效果好，可以消除激光焊接收弧坑，避免因收弧坑的存在而带来的诸如接头强度降低、收弧坑裂纹等问题，保证收弧位置焊接质量稳定性。
附图说明
图1是本发明一实施例的首尾封闭焊缝的消除激光焊接收弧坑的方法的示意图；
图2是本发明一实施例的非封闭焊缝激光焊接的的消除激光焊接收弧坑的方法的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种消除激光焊接收弧坑的方法，包括：
在激光束扫至焊缝收弧位置，激光功率按设定的功率曲线分段衰减，其中，功率衰减曲线分为2-4段，功率衰减速度逐段提高。
在此，采用收弧末端激光功率分段衰减、运动速度保持的方式，减小激光对熔池的冲击，消除激光焊接收弧坑，改善收弧位置焊缝成形。该方法具有操作简单、适用范围广、使用效果好等特点，可直接用于产品零件的激光焊接生产，无需增加额外的加工过程。本发明可以解决激光焊接收弧坑位置焊缝表面质量差、接头强度低、存在裂纹缺陷等问题。
本发明的消除激光焊接收弧坑的方法一实施例中，激光功率按设定的功率曲线分段衰减中，
激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，运动速度为0.5-5m/min。
本发明的消除激光焊接收弧坑的方法一实施例中，激光功率按设定的功率曲线分段衰减中，
随着功率衰减过程中能量输入的减小，激光的穿透能力减弱，激光对熔池的冲击减弱，同时熔池宽度和深度减小，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝，该段焊缝的形貌由激光功率、运动速度、衰减时间等因素精确控制，从而达到消除激光焊接收弧坑的效果。
本发明的消除激光焊接收弧坑的方法一实施例中，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝中，
对于首尾封闭焊缝的激光焊接，采用一道连续激光束从头到尾进行焊接，当激光束扫至焊缝起(收)弧位置后，激光功率开始按设定的功率曲线分段衰减，激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，在起(收)弧位置形成熔深和熔宽均逐渐变小焊缝，消除激光焊接收弧坑。
本发明的消除激光焊接收弧坑的方法一实施例中，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝中，
对于非封闭焊缝的激光焊接，激光束分两段从焊缝两端向中间进行焊接，在中部相接位置激光功率开始按设定的功率曲线分段衰减，激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，在焊缝中部形成熔深和熔宽均逐渐变小焊缝，既能消除激光焊接收弧坑，又能防止激光功率衰减造成中部焊缝的熔深损失。
消除焊接收弧坑方法如图1和2所示。
激光焊接首尾封闭焊缝，母材为2mm厚钛合金，环缝对接焊，初始激光功率P＝1.5-1.8kW，采用收弧末端激光功率分段衰减、运动速度保持的方法进行焊接，具体步骤如下：
步骤一：将工件进行酸洗、装夹、点固。
步骤二：采用一道连续激光束从头到尾进行焊接，当激光束扫至焊缝起(收)弧位置后，激光功率开始按设定的功率曲线分2段衰减，激光功率P1＝0.8-1.0kW、P2＝0kW，衰减时间t1＝0.5-0.7s、t2＝0.8-1.0s，激光功率降为0W后，激光头仍按运动速度1.0-1.5m/min继续向前行进，完成整个焊接过程。
激光焊接非封闭焊缝，母材为5mm厚不锈钢，平板对接焊，初始激光功率P＝2.5-3.0kW，采用收弧末端激光功率分段衰减、运动速度保持的方法进行焊接，具体步骤如下：
步骤一：将工件进行清洗、装夹、点固。
步骤二：从工件一端向中部进行焊接，在工件中部位置激光功率开始按设定的功率曲线分2段衰减，激光功率P3＝1.8-2.0kW、P4＝0kW，衰减时间t3＝0.3-0.5s、t4＝0.6-0.8s，激光功率降为0W后，激光头仍按运动速度0.8-1.2m/min继续向前行进，完成第一段焊接。
步骤三：从工件另一端向中部进行焊接，在工件中部相接位置激光功率开始按设定的功率曲线分2段衰减，激光功率P5＝1.8-2.0kW、P6＝0kW，衰减时间t5＝0.3-0.5s、t6＝0.6-0.8s，激光功率降为0W后，激光头仍按运动速度0.8-1.2m/min继续向前行进，完成第二段焊接。
采用图1～2所示消除激光焊接收弧坑的方法，焊缝成形。在常规激光焊接过程中，尤其是在激光深熔焊时的匙孔效应作用下，激光对熔池的冲击很大，在焊缝收弧位置会形成大且深的收弧坑。
采用收弧末端激光功率分段衰减、运动速度保持的方法，对首尾封闭和非封闭两种形式的焊缝进行激光焊接，随着激光功率的衰减，激光的穿透能力减弱，激光对熔池的冲击减小，使得熔池宽度和深度减小，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝，焊缝表面无凹陷。获得了消除激光焊接收弧坑的显著效果，避免了因收弧坑的存在而带来的接头强度降低、收弧坑裂纹等问题，从而保证了整个焊缝的焊接质量。
本发明具有以下特点：
一，本发明是一种通过采用收弧末端激光功率分段衰减、运动速度保持的方式，减小激光对熔池的冲击，消除激光焊接收弧坑的方法。
二，该方法中收弧焊缝的形貌可由激光功率、运动速度、衰减时间等因素精确控制。
三，该方法操作简单，可直接用于产品零件的激光焊接生产，无需增加额外的加工装置和加工过程。四，该方法适用范围广，适用于绝大多数金属材料，可用于首尾封闭焊缝的激光焊接，也可用于非封闭焊缝的激光焊接。五，该方法使用效果好，可以消除激光焊接收弧坑，避免因收弧坑的存在而带来的诸如接头强度降低、收弧坑裂纹等问题，保证收弧位置焊接质量稳定性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种消除激光焊接收弧坑的方法，其特征在于，包括：
在激光束扫至焊缝收弧位置，激光功率按设定的功率曲线分段衰减，其中，功率衰减曲线分为2-4段，功率衰减速度逐段提高。
2.如权利要求1所述的消除激光焊接收弧坑的方法，其特征在于，激光功率按设定的功率曲线分段衰减中，
激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，运动速度为0.5-5m/min。
3.如权利要求1所述的消除激光焊接收弧坑的方法，其特征在于，激光功率按设定的功率曲线分段衰减中，
随着功率衰减过程中能量输入的减小，激光的穿透能力减弱，激光对熔池的冲击减弱，同时熔池宽度和深度减小，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝，该段焊缝的形貌由激光功率、运动速度、衰减时间的因素精确控制。
4.如权利要求1所述的消除激光焊接收弧坑的方法，其特征在于，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝中，
对于首尾封闭焊缝的激光焊接，采用一道连续激光束从头到尾进行焊接，当激光束扫至焊缝起或收弧位置后，激光功率开始按设定的功率曲线分段衰减，激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，在起或收弧位置形成熔深和熔宽均逐渐变小焊缝。
5.如权利要求1所述的消除激光焊接收弧坑的方法，其特征在于，在焊缝末端形成一段熔深和熔宽均逐渐变小的焊缝中，
对于非封闭焊缝的激光焊接，激光束分两段从焊缝两端向中间进行焊接，在中部相接位置激光功率开始按设定的功率曲线分段衰减，激光功率降为0W后，激光头仍按设定的运动速度继续向前行进，在焊缝中部形成熔深和熔宽均逐渐变小焊缝。
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