專利名稱：高氮鋼激光mig電弧復(fù)合焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光與MIG的復(fù)合焊接方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
焊接技術(shù)是現(xiàn)代制造工業(yè)中不可缺少的關(guān)鍵制造技術(shù)，已經(jīng)滲透到現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)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(biāo)志。激光-MIG電弧復(fù)合焊是一種新型的焊接技術(shù)，該焊接技術(shù)通過(guò)激光與MIG電弧(熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊)這兩種不同物理性質(zhì)和能量傳輸機(jī)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(guò)兩熱源的相互協(xié)調(diào)作用和復(fù)合，使作用到熔池的激光具有高的能量吸收率和焊接適應(yīng)性，且由于激光對(duì)MIG電弧的壓縮作 用，增加了熱源集中度，進(jìn)一步提高了焊接熔深。激光-MIG電弧復(fù)合焊的具體應(yīng)用可以參考專利號(hào)為ZL201010280596. 7的中國(guó)發(fā)明專利《一種高強(qiáng)鋁合金激光-MIG復(fù)合焊接方法》(授權(quán)公告號(hào)為CN101947695B)，該專利公開(kāi)了激光-MIG電弧復(fù)合焊在高強(qiáng)鋁合金上的應(yīng)用。還可以專利號(hào)為ZL200810162685. 4的中國(guó)發(fā)明專利《中厚度鎂合金C02激光-MIG復(fù)合焊接工藝》(授權(quán)公告號(hào)為CN101434011B)，該專利公開(kāi)了激光-MIG電弧復(fù)合焊在鎂合金的應(yīng)用。高氮鋼由于具有高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。在裝甲車輛上具有較好的應(yīng)用前景。目前，對(duì)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(yán)重或者分布不均勻、較易產(chǎn)生氣孔等問(wèn)題；而單激光焊具有裝配精度要求高，焊接厚度小等問(wèn)題。將激光-MIG電弧復(fù)合焊接技術(shù)應(yīng)用于高氮鋼上目前還沒(méi)有相關(guān)文獻(xiàn)公開(kāi)，有必要作出研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述的技術(shù)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(diǎn)的高氮鋼激光MIG電弧復(fù)合焊接方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種高氮鋼激光MIG電弧復(fù)合焊接方法，其特征在于包括下列步驟a、焊接接頭設(shè)計(jì)根據(jù)中厚度高氮鋼板厚5mnT25mm,設(shè)定接頭不開(kāi)坡口或開(kāi)小角度坡口 ；b、焊接方式設(shè)計(jì)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(duì)接間隙為0 1_ ；C、設(shè)定復(fù)合方式和熱源間距復(fù)合方式采用激光束在前，MIG電弧在后同步進(jìn)行；激光焊與MIG焊的熱源間距為2mnT4mm ；d、復(fù)合焊保護(hù)氣體為氦氣與氮?dú)寤旌蠚怏w積比為2:3 ;氮?dú)寤旌蠚鈿怏w中氮?dú)馀c氬氣體積比為95:5 ；e、根據(jù)復(fù)合方式設(shè)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(zhǎng)10mm 16mm ；f、同步進(jìn)行復(fù)合焊接。進(jìn)一步,步驟a中滿足如下條件當(dāng)高氮鋼板厚為5mnTl6mm時(shí),所述的焊接接頭不開(kāi)坡口 ；當(dāng)高氮鋼板厚為17mnT25mm時(shí)，所述的焊接接頭開(kāi)雙面坡口，該坡口角度為15° 25° ,留 e=16mm 純邊。進(jìn)一步,步驟b中滿足如下條件當(dāng)高氮鋼板厚為5mnT8mm時(shí)，所述的焊接方式采用單面焊雙面成形工藝；當(dāng)高氮鋼板厚為8mnTl6mm時(shí),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(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于①通過(guò)激光-MIG電弧復(fù)合焊的復(fù)合方式、熱源間距和保護(hù)氣體成分及配比等焊接工藝參數(shù)的控制，可實(shí)現(xiàn)中厚度高氮鋼的焊接，獲得表面潔凈、光滑、成型好、無(wú)凹陷的焊縫，尤其是8mm以下厚度的高氮鋼板不需開(kāi)坡口可以一次性焊透；②通過(guò)激光和MIG兩熱源之間的相互作用，彌補(bǔ)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(diǎn)；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(guò)程氮元素流失嚴(yán)重且分布不均的問(wèn)題。


圖I為激光-MIG復(fù)合焊的焊接裝置示意圖。圖2為實(shí)施例3中復(fù)合焊焊接頭形式及所開(kāi)的坡口尺寸要求示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明針對(duì)一種中厚度含O. 39Π). 6%氮元素高氮鋼激光-MIG電弧復(fù)合焊技術(shù)。首先進(jìn)行焊接接頭設(shè)計(jì)和焊接方式設(shè)計(jì)，根據(jù)板厚設(shè)計(jì)是否開(kāi)坡口及坡口結(jié)構(gòu)，同時(shí)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(fù)合方式設(shè)定熱源間距；然后按要求調(diào)節(jié)氦氣和氮?dú)寤旌蠚獍大w積百分比的混合比例；最后設(shè)定激光功率、MIG焊電流、保護(hù)氣流量，完成焊接工藝。本發(fā)明對(duì)一種中厚度高氮鋼的焊接采用激光-MIG復(fù)合焊技術(shù)后，實(shí)施步驟如下I)進(jìn)行焊接接頭設(shè)計(jì)和焊接方式設(shè)計(jì)(1)根據(jù)板厚設(shè)計(jì)是否開(kāi)坡口及坡口角度，(2)根據(jù)板厚確定單面焊或雙面焊，(3)設(shè)定接頭間隙，(4)按激光束在前、MIG電弧在后同步進(jìn)行的復(fù)合方式，并設(shè)定熱源間距；2)按要求通過(guò)混合氣體調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)氦氣和氮?dú)寤旌蠚獍大w積百分比的混合比例；3)設(shè)計(jì)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(hù)氣流量、焊接電流和焊絲干伸長(zhǎng)。下面是四個(gè)具體實(shí)施例實(shí)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(shí)施例的中厚度含O. 6%氮元素高氮鋼激光-MIG電弧復(fù)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(shè)計(jì)接頭形式和焊接方式，采用不開(kāi)坡口單面焊接，兩焊接試板對(duì)接間隙為Omm ; (2)設(shè)置激光-MIG電弧復(fù)合焊接復(fù)合方式為激光束在前、MIG電弧在后，兩復(fù)合熱源的間距為2mm ; (3)設(shè)定MIG焊保護(hù)氣體，通過(guò)氣體混合閥獲得氦氣、氮?dú)寤旌蠚怏w積比為2 3的混合氣體，并設(shè)定MIG焊機(jī)的焊接保護(hù)氣流量為25L/min ;(4)設(shè)定MIG焊接工藝規(guī)范，焊接電流范圍為210A，焊絲干伸長(zhǎng)為12mm ；
(5)設(shè)定激光焊接功率為5000W，焊接速度為lm/min，離焦量為0mm。實(shí)施例2，本實(shí)施例的中厚度含O. 6%氮元素高氮鋼激光-MIG電弧復(fù)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(shè)計(jì)接頭形式和焊接方式，采用不開(kāi)坡口雙面焊接，兩焊接試板對(duì)接間隙為Omm ；(2)設(shè)置激光-MIG復(fù)合焊復(fù)合方式為激光束在前、MIG電弧在后，兩復(fù)合熱源的間距為2mm ; (3)設(shè)定MIG焊保護(hù)氣體，通過(guò)氣體混合閥獲得氦氣、氮?dú)寤旌蠚怏w積比為2 3的混合氣體，并設(shè)定MIG焊機(jī)的焊接保護(hù)氣流量為25L/min ;(4)設(shè)定MIG焊接工藝規(guī)范，焊接電流范圍為230A，焊絲干伸長(zhǎng)為14mm; (5)設(shè)定激光焊接功率為5000W，焊接速度為lm/min，離焦量為0mm。實(shí)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(shí)施例的中厚度含O. 6%氮元素高氮鋼激光-MIG復(fù)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(shè)計(jì)接頭形式和焊接方式，按附圖2設(shè)計(jì)接頭坡口，并采用雙面焊，對(duì)接間隙為Omm ；(2)設(shè)置激光-MIG復(fù)合焊復(fù)合方式為激光束在前、MIG電弧在后，兩復(fù)合熱源的間距為3mm ; (3)設(shè)定MIG焊保護(hù)氣體，通過(guò)氣體混合閥獲得氦氣、氮?dú)寤旌蠚怏w積比為2 3的混合氣體，并設(shè)定MIG焊機(jī)的焊接保護(hù)氣流量為30L/min ； (4)設(shè)定MIG焊接工藝規(guī)范，焊接電流范圍為260A，焊絲干伸長(zhǎng)為14mm ; (5)設(shè)定激光焊接功率為5000W，焊接速度為O. 8m/min,離焦量為_(kāi)4mm。實(shí)施例4，本實(shí)施例的中厚度含O. 6%氮元素高氮鋼激光-MIG復(fù)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(shè)計(jì)接頭形式和焊接方式，按附圖2設(shè)計(jì)接頭坡口，并采用雙面焊，對(duì)接間隙為Imm ; (2)設(shè)置激光-MIG復(fù)合焊復(fù)合方式為激光束在前、MIG電弧在后，兩復(fù)合熱源的間距為3mm ; (3)設(shè)定MIG焊保護(hù)氣體，通過(guò)氣體混合閥獲得氦氣、氮?dú)寤旌蠚怏w積比為2 3的混合氣體，并設(shè)定MIG焊機(jī)的焊接保護(hù)氣流量為35L/min ;(4)設(shè)定MIG焊接工藝規(guī)范，焊接電流范圍為280A，焊絲干伸長(zhǎng)為14mm; (5)設(shè)定激光焊接功率為5000W，焊接速度為O. 5m/min，離焦量為_(kāi)6mm。
權(quán)利要求
1.一種高氮鋼激光MIG電弧復(fù)合焊接方法，其特征在于包括下列步驟 a、焊接接頭設(shè)計(jì)根據(jù)中厚度高氮鋼板厚5mnT25mm，設(shè)定接頭不開(kāi)坡口或開(kāi)小角度坡Π ； b、焊接方式設(shè)計(jì)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(duì)接間隙為(Tlmm ； C、設(shè)定復(fù)合方式和熱源間距復(fù)合方式采用激光束在前，MIG電弧在后同步進(jìn)行；激光焊與MIG焊的熱源間距為2mnT4mm ； d、復(fù)合焊保護(hù)氣體為氦氣與氮?dú)寤旌蠚怏w積比為2:3氮?dú)寤旌蠚鈿怏w中氮?dú)馀c氬氣體積比為95:5 ; e、根據(jù)復(fù)合方式設(shè)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(zhǎng)10mm 16mm ； f、同步進(jìn)行復(fù)合焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高氮鋼激光MIG電弧復(fù)合焊接方法，其特征在于步驟a中滿足如下條件 當(dāng)高氮鋼板厚為5mnTl6mm時(shí),所述的焊接接頭不開(kāi)坡口 ； 當(dāng)高氮鋼板厚為17mnT25mm時(shí)，所述的焊接接頭開(kāi)雙面坡口，該坡口角度為15° 25° ,留 e=16mm 純邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高氮鋼激光MIG電弧復(fù)合焊接方法，其特征在于步驟b中滿足如下條件 當(dāng)高氮鋼板厚為5mnT8mm時(shí)，所述的焊接方式采用單面焊雙面成形工藝； 當(dāng)高氮鋼板厚為8mnTl6mm時(shí)，所述的焊接方式采用雙面焊雙面成形工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高氮鋼激光MIG電弧復(fù)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(quán)利要求I所述的高氮鋼激光MIG電弧復(fù)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(fù)合焊接方法，其特征在于包括下列步驟a、焊接接頭設(shè)計(jì)；b、焊接方式設(shè)計(jì)；c、設(shè)定復(fù)合方式和熱源間距；d、復(fù)合焊保護(hù)氣體選擇；e、根據(jù)復(fù)合方式設(shè)置焊接工藝參數(shù)；f、同步進(jìn)行復(fù)合焊接?，F(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)中厚度高氮鋼的焊接，獲得表面潔凈、光滑、成型好、無(wú)凹陷的焊縫，同時(shí)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(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K28/02GK102935556SQ201210385839
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)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?gòu)?qiáng), 陳東亮, 石磊, 鄭子云, 明珠 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第五二研究所