专利名称：具有高送丝速度的激光/mig混合焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种利用高送丝速度的激光/MIG混合焊接方法。
背景技术：
当希望将一个管件或管状件焊接到另一个管件或管状件上(对接焊)或通过沿纵向对预先形成“U”形然后形成“O”形的金属板材的两个纵向边缘进行焊接来制造管件或管状件时，通常在待焊接到一起的边缘上形成坡口，一般形成“V”形、“X”形或其它形状的切口。
如果希望通过进行激光/MIG(金属极惰性气体)混合焊接在坡口内沉积金属来填充该坡口，则需要达到高的焊接速度-即至少若干m/min(米/分钟)的速度-以维持该方法的生产率，所述焊接方法的原理在图1中示出。
焊接速度越高，填充丝(焊丝)进给速度也必须越高，以便能在所讨论的焊接速度下快速填充坡口-即“V”形、“X”形或其它形状的切口-的空间。
在这些条件下，一旦焊接速度达到2m/min左右或更高，则-对于8mm的厚度并考虑到所采用的坡口形状来说-会导致必须将填充丝进给速度提高至超出送丝机通常使用的极限值，即一般为20m/min左右。
因此，提高沉积速度的一种解决方案是增大填充丝的直径，因为常规使用的填充丝的直径是1.2mm。
但是，要达到恒定的金属沉积速度，所出现的问题就是需要较高的电流来熔化大直径的填充丝-即直径在1.6mm左右的填充丝，但在这种情况下该方法又达到了大多数MIG发电机的通常为450A左右的电流极限，因此该极限使得不能发出大于该值的电流。
由此产生的问题是如何能够高速填充坡口而又不会遇到上述缺点和限制。
发明内容
因此，本发明的方案是一种激光/MIG混合焊接方法，其中通过在设置于待焊接到一起的边缘之间的坡口的至少一部分中沉积以至少一个填充丝(充填焊丝)的形式供给的熔融金属来填充所述坡口，所述填充丝被结合在一起的电孤和激光束熔化，其特征在于，在至少2m/min的焊接速度下进行焊接，填充丝的进给速度至少为20m/min，而填充丝的直径小于1.2mm。
根据这种情况，本发明的方法可以包括下列特征中的一项或多项-使用相互结合在一起的单个电孤和单个激光束；-待焊接的边缘是单个金属工件的边缘或两个不同金属工件的边缘；-在待焊接的边缘处测量，待焊接工件的厚度在6mm到60mm之间；-待焊接的边缘是一个或多个管件或管状件的边缘；-形成在待焊接边缘之间的坡口为“V”形或“X”形；-在2.5m/min到4m/min间的焊接速度下进行焊接；-填充丝的进给速度至少为22m/min，优选在25m/min到35m/min之间；-填充丝的直径小于1.19mm，优选小于1.17mm；-填充丝的直径大于0.4mm；-填充丝的直径小于1.1mm，优选在1mm到0.8mm之间；-填充丝的直径在0.6mm到1.15mm之间；-所述待焊接的金属工件由碳(素)钢或不锈钢制成；-所述填充丝为实心填充丝或药芯填充丝；-通过沉积来自被电弧和激光束熔化的填充丝的金属来完全填充坡口；
-通过施加350A到500A，优选400A到500A的电流来获得电弧，利用CO2、YAG或二极管型的激光装置来获得激光束；以及-在焊接过程中使用保护气体，所述保护气体的组成为氦气、氩气和氧气；氦气、氩气和CO2；氦气和氩气；氩气和氧气；或者氩气和CO2。对用于焊接任何特定材料的最适合的气体的选择在本领域技术人员的能力范围内，并且可以通过经验做出。
换句话说，根据本发明，已经在实际中发现，为解决上述问题，将送丝速度增加至大于20m/min并且在30m/min到40m/min以内是明智的，与现有技术相反，这通常可通过改变送丝机马达的减速比但同时仍使用直径小于1.2mm的填充丝来非常容易地实现。
这是由于在恒定的金属沉积速度下，减小填充丝的直径可以降低所需要的电流。从而，对于由电焊发电机发出的电流的最大值来说，增加熔融金属的量从而在所讨论的大于2m/min的焊接速度下填充坡口的更多部分是可能的。
图1示出本发明的激光/MIG混合焊接方法；图2中的照片示出根据图1的方法对形成在厚8mm的板材内的坡口进行MIG混合焊接而得到的焊接原形图(现有技术的比较示例)；图3中的照片示出根据本发明进行的与图2相同的试验。
具体实施例方式
图1示出本发明的激光/MIG混合焊接方法，其示出通过在位于两个待焊接到一起的工件的边缘的坡口内沉积以填充丝2的形式供给的熔融金属来填充所述坡口，填充丝2被在焊接喷嘴4下方相互结合的电弧6和激光束1熔化，其中在电弧6和激光束1相结合的区域下方形成有毛细管或孔眼5。在焊接过程中，该区域通过分布在喷嘴4下面的保护气体3与周围空气隔离。
图2中的照片示出根据图1的方法对形成于8mm厚的板材中的坡口进行MIG混合焊接而得到的焊接原形图(现有技术的比较示例)。焊接速度为3m/min，激光装置的功率为8KW，填充丝进给速度为19m/min，填充丝直径为1.2mm，而焊接电流为450A。如图所示，在该示例中坡口未被完全填满。
与此相对比，图3中的照片示出相同的试验，但在本示例中，填充丝进给速度为30m/min，而填充丝的直径为1mm，也就是说本示例为根据本发明的方法的示例。
如在本示例中所见的，如果采用本发明的方法，则坡口就被完全填满，这对通过采用大于20m/min的送丝速度和小于1.2mm的填充丝直径来解决完全填满坡口的问题这一方案进行了清楚的证明。
更一般地，本发明的焊接方法特别适合在自动焊接线上制造管件或管状件，还适用于对接焊或者管道的铺设一尤其是在海上或在陆地上进行的管道铺设。
权利要求
1.一种激光/MIG混合焊接方法，其中通过在设置于待焊接到一起的边缘之间的坡口的至少一部分中沉积以至少一个填充丝的形式供给的熔融金属来填充所述坡口，所述填充丝被结合在一起的电弧和激光束熔化，其特征在于在至少2m/min的焊接速度下进行焊接；填充丝的进给速度至少为20m/min；以及填充丝的直径小于1.2mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待焊接的边缘是单个金属工件的边缘或两个不同金属工件的边缘。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待焊接的边缘是一个或多个管件或管状件的边缘。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，形成在待焊接边缘之间的坡口为“V”形或“X”形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在2.5m/min到4m/min之间的焊接速度下进行焊接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述填充丝的进给速度至少为22m/min，优选在25m/min到35m/min之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述填充丝的直径小于1.1mm，优选在1mm到0.8mm之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述待焊接的金属工件由碳钢或不锈钢制成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述填充丝是实心填充丝或药芯填充丝。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，通过施加350A到500A，优选400A到500A的电流来获得电弧，利用CO2、YAG或二极管型的激光装置来获得激光束。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在焊接过程中使用保护气体，所述保护气体的组成为氦气、氩气和氧气；氦气、氩气和CO2；氦气和氩气；氩气和氧气；或者氩气和CO2。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述填充丝的直径小于1.19mm，优选小于1.17mm。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述填充丝的直径在0.6mm到1.15mm之间。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，通过沉积来自被电弧和激光束熔化的填充丝的金属来完全填充所述坡口。
全文摘要
本发明公开了一种激光/MIG混合焊接方法，其中通过在设置于待焊接到一起的边缘之间的坡口的至少一部分中沉积以至少一个填充丝的形式供给的熔融金属来填充所述坡口，所述填充丝被结合在一起的电弧和激光束熔化，其特征在于，在至少2m/min的焊接速度下进行焊接；填充丝的进给速度至少为20m/min；而填充丝的直径小于1.2mm。
文档编号B23K35/38GK1745956SQ20051009386
公开日2006年3月15日 申请日期2005年8月31日 优先权日2004年9月7日
发明者F·白里安 申请人:液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司, 法国焊接器材公司