專利名稱：用于厚板高強或超高強鋼拼焊的激光-mag復(fù)合焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光電弧復(fù)合焊厚板加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于厚板高強或超高強鋼拼焊的激光-MG復(fù)合焊接方法。
背景技術(shù)：
隨著高強及超高強鋼在航天航空及其它軍事裝備上的快速發(fā)展，在滿足焊接接頭性能的基礎(chǔ)上對厚板高強及超高強鋼的焊接效率也提出了更高的要求。對厚板高強或超高強鋼拼接焊接，國內(nèi)工業(yè)主要采用開坡口預(yù)留鈍邊的常規(guī)TIG焊接。受TIG焊接其自身工藝、焊接速度及焊接熔深的影響，對于厚板拼焊需要預(yù)先開Y-型坡口的多層多道焊，這些問題抑制了厚板拼焊效率的提高?，F(xiàn)有采用激光電弧復(fù)合焊焊接高強鋼技術(shù)中，中國專利申請(公開號CN101367157A)中公開了一種焊接高強或超高強鋼厚板的焊接方法，對厚板拼焊件采用開60° “V”型坡口，或開設(shè)60° “X”型坡口的方式，其缺點是焊接速度慢，在高成本激光電弧復(fù)合熱源投入下未帶來高效的生產(chǎn)。另外，中國專利申請(公開號CN101733564A)中公布了一種焊縫間隙控制在Omm的超高強鋼的激光-電弧復(fù)合熱源高速焊接方法，其缺點是焊接裝配容忍度低，在生產(chǎn)實際中對工件焊接前的拼裝帶來極大的難度與不便。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中高強或超高強鋼焊接中存在的問題，本發(fā)明提供一種用于厚板高強或超高強鋼拼焊的激光-MAG復(fù)合焊接方法，該方法通過改進(jìn)工件坡口形式，拼接時預(yù)留裝配間距及優(yōu)化的焊接參數(shù)，實現(xiàn)了高強或超高強鋼板的拼焊，其焊縫接頭性能優(yōu)于常規(guī)TIG焊，焊接速度可達(dá)到60m/h，焊接效率相比常規(guī)TIG焊接提高十倍。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用于厚板高強或超高強鋼拼焊的激光-MG復(fù)合焊接方法，該方法針對厚板高強或超高強鋼工件，利用激光-MG復(fù)合熱源在保護(hù)氣體下對其實施單側(cè)單道單層雙面成型拼焊；具體包括如下步驟:(1)拼接工件:在待拼焊部位開1-型坡口，拼接間距0.5 2mm ;(2)預(yù)熱:對工件采用激光或氧乙炔火焰預(yù)熱，預(yù)熱溫度150 250°C ；(3)激光-MAG復(fù)合焊接:達(dá)到預(yù)熱溫度后即沿焊接方向采用電弧在前，激光束在后的復(fù)合形式施焊；焊接工藝參數(shù):激光光斑直徑0.3 1mm，激光功率4 10KW，電弧電流200 300A,電弧電壓25.2 30V。(4)焊后保溫:移送焊件至保溫爐內(nèi)保溫，150 200°C條件下保溫20min lh，然
后隨爐冷卻至室溫。進(jìn)行激光-MG復(fù)合焊接時，電弧焊槍與工件表面夾角45°，焊接速度I 5m/min，光絲間距3臟。所述保護(hù)氣體為氬氣(Ar)和二氧化碳(CO2)混合氣體，二氧化碳(CO2)體積含量O 20%，保護(hù)氣體流量15 30L/min。所述工件厚度為8 20mm，焊絲材質(zhì)根據(jù)工件材質(zhì)進(jìn)行選擇，焊絲直徑0.8
2.0mm,焊絲干伸長度為15_。在步驟(I)前對工件施焊部位用角磨打磨及用丙酮清洗。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在保證焊縫接頭性能優(yōu)于常規(guī)TIG焊的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)工件坡口形式，拼接時預(yù)留裝配間距，可以實現(xiàn)IOmm厚超高強鋼板的單側(cè)單道單層雙面成型焊接，焊接速度可達(dá)到60m/h，焊接效率相比常規(guī)TIG焊接提高十倍。I 1.5mm拼接間距提升了激光-MG復(fù)合焊接在厚板超高強鋼板拼焊的可操作性。


圖1為本發(fā)明激光-MG復(fù)合焊接方法示意圖。其中I為激光，2為焊槍頭，3為焊絲，4為超高強鋼板，5為焊縫。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。本發(fā)明實施例中應(yīng)用激光-MAG復(fù)合焊接技術(shù)，激光器采用德國IPG制造的YLS-10000型光纖激光器，最大輸出功率為10KW，激光傳輸采用200 μ m芯徑光纖，激光加工頭為PRECITEC公司的YW52，聚焦30 0mm，準(zhǔn)直150mm。電弧采用日本OTC公司的全數(shù)字IGBT逆變控制直流脈沖MAG/MIG C02/MAG自動焊接機，預(yù)熱裝置為氧乙炔火焰槍加熱或激光預(yù)熱，焊后進(jìn)行加熱保溫緩冷處理。實施例如圖1所示，本實施例中焊接母材為厚度10mm、抗拉強度1600MPa的31Si2MnCrMoVE超高強鋼板4，焊絲3為直徑1.2mm的HlOSiMnCrNiMoV。首先打磨掉拼焊上銹部位，用丙酮清洗。然后按如下步驟進(jìn)行:(I)裝夾拼焊板材:在待拼焊部位開1-型坡口，拼接間距I 2mm ;(2)采用氧乙炔火焰預(yù)熱，控制預(yù)熱溫度在150°C 250°C范圍內(nèi)；(3)激光-MAG復(fù)合焊接:達(dá)到預(yù)熱溫度后即沿焊接方向采用電弧在前，激光3在后的復(fù)合形式施焊；焊接工藝參數(shù):激光光斑直徑0.3 1mm，激光功率4.2KW，電弧電流280A，電弧電壓28.2V ;焊接速度lm/min，保護(hù)氣體(氬氣)流量25L/mm，送絲角度為45°，光絲間距為3mm,干伸長度為15mm。(4)焊后移送焊件至200°C恒定保溫爐內(nèi)，保溫I小時左右后隨爐緩慢冷卻至室溫。本實施例中通過對焊縫5檢測沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，焊縫5正反面成型良好，通過X射線檢測焊縫不存在氣孔缺陷，焊接接頭的抗拉強度可達(dá)到1680Mpa，與基材強度相當(dāng)。焊接接頭彎曲角最大30°。與現(xiàn)有的TIG焊接相比，焊接效率明顯，速度達(dá)到60m/min，相當(dāng)于常規(guī)TIG焊數(shù)十倍提高，焊接接頭韌性、塑性均優(yōu)于常規(guī)TIG。1-型坡口及對拼焊間距一定范圍內(nèi)的容忍增加了操作的靈活性。上述實施例僅是為了說明本發(fā)明的具體技術(shù)方案，而非對其限制，并且在應(yīng)用上可以延伸到其他的修改、變化、應(yīng)用和實施例，同時認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用和實施例都在本發(fā)明的 精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于厚板高強或超高強鋼拼焊的激光-MAG復(fù)合焊接方法，其特征在于該方法針對厚板高強或超高強鋼工件，利用激光-MG復(fù)合熱源在保護(hù)氣體下對其實施單側(cè)單道單層雙面成型拼焊；具體包括如下步驟 (1)拼接工件在待拼焊部位開I-型坡口，拼接間距O.5 2mm ; (2)預(yù)熱對工件采用激光或氧乙炔火焰預(yù)熱，預(yù)熱溫度150 250°C； (3)激光-MAG復(fù)合焊接達(dá)到預(yù)熱溫度后即沿焊接方向采用電弧在前，激光束在后的復(fù)合形式施焊；焊接工藝參數(shù)激光光斑直徑O. 3 1mm，激光功率4 10KW，電弧電流200 300A,電弧電壓25. 2 30V。
(4)焊后保溫移送焊件至保溫爐內(nèi)保溫，150 200°C條件下保溫20min lh，然后隨爐冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接方法，其特征在于進(jìn)行激光-MG復(fù)合焊接時，電弧焊槍與工件表面夾角45° ,焊接速度I 5m/min,光絲間距3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接方法，其特征在于所述保護(hù)氣體流量15 30L/min，保護(hù)氣體為氬氣和二氧化碳的混合氣體，二氧化碳體積含量O 20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接方法，其特征在于所述工件厚度為8 20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接方法，其特征在于焊絲材料根據(jù)工件材質(zhì)進(jìn)行選擇，焊絲直徑O. 8 2. Ctam,焊絲干伸長度15臟。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接方法，其特征在于在步驟(I)前對工件施焊部位用打磨及用丙酮清洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于厚板高強或超高強鋼拼焊的激光-MAG復(fù)合焊接方法，該方法針對高強或超高強鋼厚板，利用激光-MAG復(fù)合熱源對其實施單側(cè)單道單層雙面成型拼焊；拼焊部位為I-型坡口，施焊前對工件采用激光或氧乙炔火焰預(yù)熱，焊后保溫20min～1h。其焊接工藝參數(shù)為激光光斑直徑0.3～1mm，激光功率4～10KW，電弧電流200～300A，電弧電壓25.2～30V。該方法通過改進(jìn)工件坡口形式，拼接時預(yù)留裝配間距及優(yōu)化的焊接參數(shù)，實現(xiàn)了超高強鋼板的拼焊，其焊縫接頭性能滿足優(yōu)于常規(guī)TIG焊，焊接速度可達(dá)到60m/h，焊接效率相比常規(guī)TIG焊接提高十倍。
文檔編號B23K33/00GK103252589SQ20121003976
公開日2013年8月21日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者杜銀, 石磊, 劉翔宇, 李峰 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司