專利名稱：高氮鋼激光mig電弧復合焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光與MIG的復合焊接方法，屬于焊接技術領域。
背景技術：
焊接技術是現(xiàn)代制造工業(yè)中不可缺少的關鍵制造技術，已經(jīng)滲透到現(xiàn)代機械制造業(yè)的各個生產(chǎn)領域。優(yōu)質(zhì)、高效成為衡量一種焊接方法和焊接工藝是否優(yōu)良的標志。激光-MIG電弧復合焊是一種新型的焊接技術，該焊接技術通過激光與MIG電弧(熔化極惰性氣體保護電弧焊)這兩種不同物理性質(zhì)和能量傳輸機制的熱源相互作用、相互疊加而形成一種作用在同一熔池的高能效熱源，通過兩熱源的相互協(xié)調(diào)作用和復合，使作用到熔池的激光具有高的能量吸收率和焊接適應性，且由于激光對MIG電弧的壓縮作 用，增加了熱源集中度，進一步提高了焊接熔深。激光-MIG電弧復合焊的具體應用可以參考專利號為ZL201010280596. 7的中國發(fā)明專利《一種高強鋁合金激光-MIG復合焊接方法》(授權公告號為CN101947695B)，該專利公開了激光-MIG電弧復合焊在高強鋁合金上的應用。還可以專利號為ZL200810162685. 4的中國發(fā)明專利《中厚度鎂合金C02激光-MIG復合焊接工藝》(授權公告號為CN101434011B)，該專利公開了激光-MIG電弧復合焊在鎂合金的應用。高氮鋼由于具有高的屈服強度和抗拉強度。在裝甲車輛上具有較好的應用前景。目前，對于該類材料主要采用鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊、激光焊等焊接方法。但是由于高氮鋼含較高氮元素，采用常規(guī)的焊接方法獲得的焊接接頭存在氮元素流失較嚴重或者分布不均勻、較易產(chǎn)生氣孔等問題；而單激光焊具有裝配精度要求高，焊接厚度小等問題。將激光-MIG電弧復合焊接技術應用于高氮鋼上目前還沒有相關文獻公開，有必要作出研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述的技術現(xiàn)狀而提供一種氮元素流失小且分布均勻、焊接熔深大、焊接效率高、工件變形小等特點的高氮鋼激光MIG電弧復合焊接方法。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為一種高氮鋼激光MIG電弧復合焊接方法，其特征在于包括下列步驟a、焊接接頭設計根據(jù)中厚度高氮鋼板厚5mnT25mm,設定接頭不開坡口或開小角度坡口 ；b、焊接方式設計根據(jù)中厚度高氮鋼板厚5mnT25mm，采用單面焊雙面成形工藝或雙面焊雙面成形工藝；兩板對接間隙為0 1_ ；C、設定復合方式和熱源間距復合方式采用激光束在前，MIG電弧在后同步進行；激光焊與MIG焊的熱源間距為2mnT4mm ；d、復合焊保護氣體為氦氣與氮氬混合氣體積比為2:3 ;氮氬混合氣氣體中氮氣與氬氣體積比為95:5 ；e、根據(jù)復合方式設置焊接工藝參數(shù)①激光功率1000W 5000W ;焊接速度范圍O. 5m/mirTlm/min ;;離焦量_6mm Omm ；②選擇MIG焊的氣流量25L/mirT35L/min ;焊接電流180A 280A ;焊絲干伸長10mm 16mm ；f、同步進行復合焊接。進一步,步驟a中滿足如下條件當高氮鋼板厚為5mnTl6mm時,所述的焊接接頭不開坡口 ；當高氮鋼板厚為17mnT25mm時，所述的焊接接頭開雙面坡口，該坡口角度為15° 25° ,留 e=16mm 純邊。進一步,步驟b中滿足如下條件當高氮鋼板厚為5mnT8mm時，所述的焊接方式采用單面焊雙面成形工藝；當高氮鋼板厚為8mnTl6mm時,所述的焊接方式采用雙面焊雙面成形工藝。作為優(yōu)選，該方法中焊槍角度滿足如下要求MIG焊槍與焊板呈傾斜角度為55° ^70° ;激光焊槍與焊接試板呈85°、5°夾角。作為優(yōu)選，所述的高氮鋼中氮的重量百分比為O. 39Π). 6%。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于①通過激光-MIG電弧復合焊的復合方式、熱源間距和保護氣體成分及配比等焊接工藝參數(shù)的控制，可實現(xiàn)中厚度高氮鋼的焊接，獲得表面潔凈、光滑、成型好、無凹陷的焊縫，尤其是8mm以下厚度的高氮鋼板不需開坡口可以一次性焊透；②通過激光和MIG兩熱源之間的相互作用，彌補了單熱源焊接工藝的不足，具有接頭氮元素流失小且分布均勻、焊接熔深大、焊接速度快、工件變形小、裝配要求低等特點；③由于具有高效率、低變形的焊接特征，故能有效解決高氮鋼焊接過程氮元素流失嚴重且分布不均的問題。


圖I為激光-MIG復合焊的焊接裝置示意圖。圖2為實施例3中復合焊焊接頭形式及所開的坡口尺寸要求示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。本發(fā)明針對一種中厚度含O. 39Π). 6%氮元素高氮鋼激光-MIG電弧復合焊技術。首先進行焊接接頭設計和焊接方式設計，根據(jù)板厚設計是否開坡口及坡口結(jié)構，同時確定單面焊或雙面焊，并根據(jù)激光束在前、MIG電弧在后的復合方式設定熱源間距；然后按要求調(diào)節(jié)氦氣和氮氬混合氣按體積百分比的混合比例；最后設定激光功率、MIG焊電流、保護氣流量，完成焊接工藝。本發(fā)明對一種中厚度高氮鋼的焊接采用激光-MIG復合焊技術后，實施步驟如下I)進行焊接接頭設計和焊接方式設計(1)根據(jù)板厚設計是否開坡口及坡口角度，(2)根據(jù)板厚確定單面焊或雙面焊，(3)設定接頭間隙，(4)按激光束在前、MIG電弧在后同步進行的復合方式，并設定熱源間距；2)按要求通過混合氣體調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)氦氣和氮氬混合氣按體積百分比的混合比例；3)設計焊接工藝參數(shù)(1)選擇激光功率，離焦量；(2)選擇MIG焊的保護氣流量、焊接電流和焊絲干伸長。下面是四個具體實施例實施例1，如圖I所示，激光束1、MIG焊槍2及焊接試板3安裝要求布置，F(xiàn)為焊接方向。其中b為MIG焊槍2與焊接試板3的角度，c為激光焊槍與焊接試板3的角度，a為熱源間距。本實施例的中厚度含O. 6%氮元素高氮鋼激光-MIG電弧復合焊接工藝為單面焊雙 面成形工藝，焊接的高氮鋼板厚為8mm，它包括以下步驟(I)設計接頭形式和焊接方式，采用不開坡口單面焊接，兩焊接試板對接間隙為Omm ; (2)設置激光-MIG電弧復合焊接復合方式為激光束在前、MIG電弧在后，兩復合熱源的間距為2mm ; (3)設定MIG焊保護氣體，通過氣體混合閥獲得氦氣、氮氬混合氣體積比為2 3的混合氣體，并設定MIG焊機的焊接保護氣流量為25L/min ;(4)設定MIG焊接工藝規(guī)范，焊接電流范圍為210A，焊絲干伸長為12mm ；
(5)設定激光焊接功率為5000W，焊接速度為lm/min，離焦量為0mm。實施例2，本實施例的中厚度含O. 6%氮元素高氮鋼激光-MIG電弧復合焊接工藝為雙面焊工藝，焊接的高氮鋼板厚為16mm，它包括以下步驟(1)設計接頭形式和焊接方式，采用不開坡口雙面焊接，兩焊接試板對接間隙為Omm ；(2)設置激光-MIG復合焊復合方式為激光束在前、MIG電弧在后，兩復合熱源的間距為2mm ; (3)設定MIG焊保護氣體，通過氣體混合閥獲得氦氣、氮氬混合氣體積比為2 3的混合氣體，并設定MIG焊機的焊接保護氣流量為25L/min ;(4)設定MIG焊接工藝規(guī)范，焊接電流范圍為230A，焊絲干伸長為14mm; (5)設定激光焊接功率為5000W，焊接速度為lm/min，離焦量為0mm。實施例3，結(jié)合圖2所示，其中f為破口角度，e為留鈍邊，d為高氮鋼厚度。本實施例的中厚度含O. 6%氮元素高氮鋼激光-MIG復合焊接工藝為雙面焊工藝，焊接的高氮鋼板厚為20mm，它包括以下步驟(I)設計接頭形式和焊接方式，按附圖2設計接頭坡口，并采用雙面焊，對接間隙為Omm ；(2)設置激光-MIG復合焊復合方式為激光束在前、MIG電弧在后，兩復合熱源的間距為3mm ; (3)設定MIG焊保護氣體，通過氣體混合閥獲得氦氣、氮氬混合氣體積比為2 3的混合氣體，并設定MIG焊機的焊接保護氣流量為30L/min ； (4)設定MIG焊接工藝規(guī)范，焊接電流范圍為260A，焊絲干伸長為14mm ; (5)設定激光焊接功率為5000W，焊接速度為O. 8m/min,離焦量為_4mm。實施例4，本實施例的中厚度含O. 6%氮元素高氮鋼激光-MIG復合焊接工藝為雙面焊工藝，焊接的高氮鋼板厚為25mm，它包括以下步驟(1)設計接頭形式和焊接方式，按附圖2設計接頭坡口，并采用雙面焊，對接間隙為Imm ; (2)設置激光-MIG復合焊復合方式為激光束在前、MIG電弧在后，兩復合熱源的間距為3mm ; (3)設定MIG焊保護氣體，通過氣體混合閥獲得氦氣、氮氬混合氣體積比為2 3的混合氣體，并設定MIG焊機的焊接保護氣流量為35L/min ;(4)設定MIG焊接工藝規(guī)范，焊接電流范圍為280A，焊絲干伸長為14mm; (5)設定激光焊接功率為5000W，焊接速度為O. 5m/min，離焦量為_6mm。
權利要求
1.一種高氮鋼激光MIG電弧復合焊接方法，其特征在于包括下列步驟 a、焊接接頭設計根據(jù)中厚度高氮鋼板厚5mnT25mm，設定接頭不開坡口或開小角度坡Π ； b、焊接方式設計根據(jù)中厚度高氮鋼板厚5mnT25mm，采用單面焊雙面成形工藝或雙面焊雙面成形工藝；兩板對接間隙為(Tlmm ； C、設定復合方式和熱源間距復合方式采用激光束在前，MIG電弧在后同步進行；激光焊與MIG焊的熱源間距為2mnT4mm ； d、復合焊保護氣體為氦氣與氮氬混合氣體積比為2:3氮氬混合氣氣體中氮氣與氬氣體積比為95:5 ; e、根據(jù)復合方式設置焊接工藝參數(shù) ①激光功率1000W 5000W;焊接速度范圍0. 5m/mirTlm/min ;離焦量-6mnT0mm ； ②選擇MIG焊的氣流量25L/mirT35L/min;焊接電流180A 280A ;焊絲干伸長10mm 16mm ； f、同步進行復合焊接。
2.根據(jù)權利要求I所述的高氮鋼激光MIG電弧復合焊接方法，其特征在于步驟a中滿足如下條件 當高氮鋼板厚為5mnTl6mm時,所述的焊接接頭不開坡口 ； 當高氮鋼板厚為17mnT25mm時，所述的焊接接頭開雙面坡口，該坡口角度為15° 25° ,留 e=16mm 純邊。
3.根據(jù)權利要求I所述的高氮鋼激光MIG電弧復合焊接方法，其特征在于步驟b中滿足如下條件 當高氮鋼板厚為5mnT8mm時，所述的焊接方式采用單面焊雙面成形工藝； 當高氮鋼板厚為8mnTl6mm時，所述的焊接方式采用雙面焊雙面成形工藝。
4.根據(jù)權利要求I所述的高氮鋼激光MIG電弧復合焊接方法，其特征在于該方法中焊槍角度滿足如下要求=MIG焊槍與焊板呈傾斜角度為55° 70° ;激光焊槍與焊接試板呈85°、5° 夾角。
5.根據(jù)權利要求I所述的高氮鋼激光MIG電弧復合焊接方法，其特征在于所述的高氮鋼中氮的重量百分比為O. 39ΓΟ. 6%。
全文摘要
一種高氮鋼激光MIG電弧復合焊接方法，其特征在于包括下列步驟a、焊接接頭設計；b、焊接方式設計；c、設定復合方式和熱源間距；d、復合焊保護氣體選擇；e、根據(jù)復合方式設置焊接工藝參數(shù)；f、同步進行復合焊接?，F(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于可實現(xiàn)中厚度高氮鋼的焊接，獲得表面潔凈、光滑、成型好、無凹陷的焊縫，同時具有接頭氮元素流失小且分布均勻、焊接熔深大、焊接速度快、工件變形小、裝配要求低等特點。
文檔編號B23K28/02GK102935556SQ201210385839
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權日2012年10月11日
發(fā)明者馬志華, 陳東高, 劉紅偉, 任寶輝, 王法科, 馬冰, 楊武林, 馮勝強, 陳東亮, 石磊, 鄭子云, 明珠 申請人:中國兵器工業(yè)第五二研究所