一种铝合金激光-电弧复合焊焊接气孔抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光复合焊接领域，涉及一种焊接气孔抑制方法。具体是指一种铝合金激光-电弧复合焊焊接气孔抑制方法，能有效减少铝合金激光-电弧复合焊焊接气孔。
【背景技术】
[0002]铝合金具有密度低、强度高、加工与塑性好等特点，在轨道车辆、汽车、机械制造、化工、船舶和航空等领域获得了广泛应用。由于铝合金在焊接过程时，气氛环境以及铝合金本身所含有的氢在焊接熔池凝固过程中的溶解度急剧下降，导致高温阶段熔池中溶解的氢来不及逸出，残留在焊缝中，导致铝合金在焊接时极易产生气孔。焊接气孔不仅能够破坏焊缝金属的致密性、削弱焊缝的有效截面积，而且会减少焊件的承载面积、降低焊缝力学性能与耐腐蚀性能，尤其是焊接气孔缺陷在构件受到循环载荷作用下将会成为裂纹源，严重影响构件的疲劳性能。铝合金焊接过程中产生的气孔缺陷很大程度上制约了其在工业中的广泛应用。
[0003]在消除铝合金焊缝气孔缺陷的问题上，国内外专家学者采用了很多的方法，比如说双焦点激光焊接、激光-电弧复合焊接等都在一定程度上降低了铝合金焊缝中的气孔率，其中以激光-电弧复合焊接铝合金方法应用较多。激光-电弧复合焊接是当前最具发展潜力与应用前景的熔焊技术之一，用于铝合金焊接时，具有效率高、熔深大和桥接能力强等优点。但是激光-电弧复合焊接铝合金气孔率仍维持在较高水平，对于密封性要求高的铝合金结构件，远不能满足使用要求。因此，如何抑制铝合金激光-电弧复合焊接气孔具有重要意义。
[0004]目前铝合金激光-电弧复合焊接过程减少气孔的方法主要有:
[0005](I)宋永伦，杨晓红，闫志鸿，冉国伟，肖天骄，林江波，中厚航天高强铝合金板的激光-TIG电弧复合焊接工艺，中国发明专利，公开号CN101670495B，公开了一种中厚航天高强铝合金板的激光-TIG电弧复合焊接方法，采用光纤激光与直流脉冲TIG电弧复合，通过精确调整复合焊接参数，实现中厚度铝合金板焊接，并降低焊接气孔率，但该方法使用的激光功率较大且气孔率仍维持在4% -6%。
[0006](2)刘祥宇，迟海龙，徐国建，杜鹏，一种摆动激光束激光电弧复合焊接头，中国发明专利，公开号CN203184843U，公开了一种运用摆动激光束与电弧复合焊接方法，利用激光束的高频摆动，形成对熔池强烈的搅拌作用，增加焊接小孔的稳定性，从而降低铝合金焊接气孔率，但气孔率仍在4% -6%水平。此方法需要在激光头内部设置反射聚焦单元且安装驱动电机，设备相对复杂。
【发明内容】
[0007]针对上述存在的技术问题，为了解决铝合金激光-电弧复合焊接无法获得较低气孔率的问题，本发明提供一种铝合金激光-电弧复合焊焊接气孔抑制方法。
[0008]本发明一种铝合金激光-电弧复合焊焊接气孔抑制方法，包括以下步骤:
[0009]A、焊接前，根据焊缝熔宽熔深要求选定所需铌粉含量，所述的焊缝熔宽3?6mm，恪深I?7mm，所述的银粉含量范围为O?13.2mg/cm ；
[0010]B、按照A步中的比例，根据焊缝长度，取铌粉，烘干，烘干温度70?100°C、烘干时间 50 ?80min ；
[0011]C、将铌粉用无水乙醇或丙酮混合均匀，均匀预置于待焊接部位表面，待焊；
[0012]D、根据铌粉在焊缝中的含量确定焊接参数:铌粉在焊缝中的含量为O?6.6mg/cm时，激光功率350?380W，电弧电流140?150A ;铌粉在焊缝中的含量为6.6?13.2mg/cm时，激光功率380?400W，电弧电流150?160A。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]1.本发明通过在焊件表面预置铌粉，精确控制铌粉含量，利用铌能与部分氢形成氢化物，产生固氢效果，有效抑制了焊接气孔的产生，焊缝横截面气孔率显著降低，提高了焊缝质量，对于铝合金结构件的焊接及修复具有重要意义。
[0015]2.本发明方法简单，操作便捷，实施成本低廉，铌粉在焊缝中含量调节简便灵活，具有较大的实用价值。
[0016]3.本发明能有效抑制铝合金焊接气孔的产生，降低焊缝横截面气孔率至1%以下，设备方法简单，降低成本。
【附图说明】
[0017]图1是复合焊接示意图。
[0018]图中:1.铝合金板，2.铌粉段，3.激光束，4.焊枪。
【具体实施方式】
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[0019]下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述:
[0020]实施例:以6061-T651铝合金板I为例，根据焊缝熔宽熔深要求，熔宽3.5?
4.5mm，恪深3?4mm，选定所需银粉含量为5mg/cm ;机械打磨焊件表面，并用无水乙醇清洗；取适量铌粉，烘干，设定烘干温度80°C、烘干时间60min，随炉冷却；将铌粉用无水乙醇混合均匀，预置于待焊铝合金板I表面，待乙醇挥发殆尽，将焊件固定在焊接工装夹具上；设定焊接参数:激光器功率380W、电弧电流150A、氩气流量9L/min、焊接速度300mm/min ;调整激光束3、焊枪4与铝合金板I的相对位置，相对于竖直平面激光束3偏角5°、焊枪4偏角40°，电弧距铝合金板I高度1.5mm ;在距离铌粉段2开始端35mm处起弧，施焊，在距离铌粉段2结束端5mm处收弧；熄弧、关闭激光器，焊接完毕。通过添加铌粉进行激光_电弧复合焊接，得到了横截面气孔率低于I %的焊缝，且焊缝表面平整光滑，形貌良好。
[0021]实施例2:以6061-T651铝合金板I为例，本例与实施例1不同的是:本例根据焊缝恪宽恪深要求，恪宽4?6mm，恪深3.5?5mm，选定所需银粉含量为10mg/cm ;设定焊接参数:激光器功率400W、电弧电流160A、氩气流量9L/min、焊接速度300mm/min。
[0022]实施例3:本例与实施例1不同的是:本例根据焊缝熔宽熔深要求，熔宽3?6mm，熔深5?7mm，选定所需铌粉含量为13.2mg/cm ;设定焊接参数:激光器功率400W、电弧电流160A、氩气流量9L/min、焊接速度300mm/min。
[0023]实施例4:本例与实施例1不同的是:本例根据焊缝熔宽熔深要求，熔宽I?3mm，熔深3?6mm，选定所需铌粉含量为12mg/cm ;设定焊接参数:激光器功率400W、电弧电流150A、氩气流量9L/min、焊接速度300mm/min。
[0024]实施例5:本例与实施例1不同的是:本例根据焊缝熔宽熔深要求，熔宽2?5mm，恪深I?4mm，选定所需银粉含量为lmg/cm ;设定焊接参数:激光器功率380W、电弧电流140A、氩气流量9L/min、焊接速度300mm/min。
【主权项】
1.一种铝合金激光-电弧复合焊焊接气孔抑制方法，其特征在于:包括以下步骤: A、焊接前，根据焊缝熔宽熔深要求选定所需铌粉含量，所述的焊缝熔宽3?6mm，熔深I?7mm，所述的银粉含量范围为O?13.2mg/cm ； B、按照A步中的比例，根据焊缝长度，取铌粉，烘干，烘干温度70?100°C、烘干时间50 ?80min ； C、将铌粉用无水乙醇或丙酮混合均匀，均匀预置于待焊接部位表面，待焊； D、根据铌粉在焊缝中的含量确定焊接参数:铌粉在焊缝中的含量为O?6.6mg/cm时，激光功率350?380W，电弧电流140?150A ;铌粉在焊缝中的含量为6.6?13.2mg/cm时，激光功率380?400W，电弧电流150?160A。
【专利摘要】一种铝合金激光-电弧复合焊焊接气孔抑制方法，属于激光复合焊接领域。根据焊缝熔宽熔深要求选定所需预置铌粉含量。所述的焊缝熔宽熔深要求为焊缝熔宽3～6mm，熔深1～7mm，铌粉含量范围为0～13.2mg/cm。根据铌粉在焊缝中的含量确定焊接参数：铌粉在焊缝中的含量为0～6.6mg/cm时，激光功率350～380W，电弧电流140～150A；铌粉在焊缝中的含量为6.6～13.2mg/cm时，激光功率380～400W，电弧电流150～160A。本发明通过在焊件表面预置铌粉，精确控制铌粉含量，有效抑制了焊接气孔的产生，本发明操作便捷，实施成本低廉，铌粉在焊缝中含量调节简便灵活。
【IPC分类】B23K26/60, B23K26/348
【公开号】CN105149798
【申请号】CN201510690249
【发明人】吴东江, 房振安, 马广义, 唐伟东, 吴敏杰, 李茂程
【申请人】沈阳富创精密设备有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月21日