專利名稱：正面提供保護氣體雙面同時保護的鎳板激光焊接方法
技術領域：
本發明涉及ー種正面提供保護氣體雙面同時保護的鎳板激光焊接方法，同軸保護激光焊接鎳或者鎳合金板材(以下簡稱鎳板)，包括鎳板之間的對接焊(以下簡稱拼焊)和搭接焊(以下簡稱疊焊)，單面焊接雙面成型，屬于金屬材料加工技術領域。
背景技術：
由于鎳或者鎳合金具有良好的可塑性和耐腐蝕性，如耐強堿腐蝕，被廣泛應用于エ業制堿、海水淡化、石油化工和核エ業等領域。但是，由于鎳或者鎳合金的導熱系數低，在鎳或者鎳合金的焊接過程中極易產生粗晶缺陷；另外，在焊接過程中由于高溫，極易吸收空
氣中的氧氣、氫氣或者ニ氧化碳等氣體，從而產生氣孔缺陷。為了避免這些缺陷的產生，現有技術采用惰性氣體如氦氣或者氬氣提供焊接保護氣氛，或者在真空條件下焊接。但是，真空條件成本過高，焊接エ件的尺寸也受到的限制。因此，通常采用前ー種方法，即在焊縫高溫區形成惰性氣體保護區，所述的焊縫高溫區包括焊縫熔池、焊縫金屬冷卻段以及熱影響區，惰性氣體從施加焊接熱源的一側送入。由于近年來激光這種高能量密度焊接熱源的出現，焊縫背面也成為焊縫高溫區，鎳或者鎳合金單面焊接雙面成型技術隨之產生。然而，所述的粗晶缺陷、氣孔缺陷同樣也會出現在焊縫背面。為了完善單面焊接雙面成型技術，現有技術為焊縫背面再提供一路保護氣體。然而，這種方法使得焊接裝置結構變得非常復雜，裝置的制造難度増大、制造成本增高，安裝繁瑣、使用不便。另外，該方法在導致惰性氣體本身用量増大的同時，使得原本就存在的利用率不高的問題進一歩加劇。
發明內容
本發明其目的在干，采用激光焊接鎳板，單面焊接雙面成型，簡化焊接裝置，提高作為保護氣體的惰性氣體的利用率，為此，我們發明了ー種正面提供保護氣體雙面同時保護的鎳板激光焊接方法。本發明之正面提供保護氣體雙面同時保護的鎳板激光焊接方法采用激光焊接鎳板，單面焊接雙面成型，惰性氣體與焊接激光同軸輸出，兩塊待焊接鎳板對接或者搭接，其特征在干，焊接激光與鎳板正面表面垂直；所使用的嵌塊上部有一道條狀通槽，嵌塊位于鎳板下方，條狀通槽位于焊縫下方并與焊縫走向一致，條狀通槽槽ロ朝上，由鎳板下表面與條狀通槽構成ー個氣體暫留空間。本發明其技術效果在于，不論是拼焊還是疊焊，由于在激光深熔焊接過程中會在焊縫處形成貫穿性匙孔，與激光同軸輸出的惰性氣體穿過貫穿性匙孔后會在由鎳板下表面與條狀通槽構成的氣體暫留空間內停留，在焊縫背面形成ー個惰性氣體保護區，在單面焊接雙面成型這種焊接方式中，該惰性氣體保護區能夠為焊縫背面這ー焊縫高溫區提供惰性氣體保護，避免粗晶缺陷、氣孔缺陷在焊縫背面產生。與現有技術相比，本發明并未為焊縫背面專門提供一路保護氣體，而是充分利用來自原有的保護氣體源、經貫穿性匙孔到達鎳板下方而原本逸散的保護氣體，該保護氣體因受所述氣體暫留空間限制在焊縫背面焊點處形成一個動態的惰性氣體保護區，可見本發明之方法大幅提高惰性氣體利用率，同時也大幅減輕現有技術在惰性氣體使用上的浪費。并且，這ー惰性氣體保護區的最終形成僅僅是由于采用了ー個上部有一道條狀通槽的嵌塊。可見，本發明之方法所涉裝置其結構非常簡單，裝置制作容易、成本低；只需將上部有一道條狀通槽的嵌塊置于鎳板下方，使條狀通槽槽ロ朝上、位于焊縫下方并與焊縫走向一致，即可由鎳板下表面與條狀通槽構成一個能夠在焊接的過程中限制從貫穿性匙孔透過來的惰性氣體逸散的氣體暫留空間，進而在焊縫背面焊點處形成一個動態惰性氣體保護區，因此，本發明之方法在裝置的安裝上十分簡單，在裝置的使用方面十分方便。
圖I是本發明之鎳板激光焊接方法拼焊エ況示意圖，該圖同時作為摘要附圖。圖2是本發明之鎳板激光焊接方法疊焊エ況示意圖。
具體實施方式
本發明之正面提供保護氣體雙面同時保護的鎳板激光焊接方法采用激光焊接鎳板1，如圖I、圖2所示，鎳板I包括鎳或者鎳合金板材。單面焊接雙面成型。兩塊待焊接鎳板I對接或者搭接。惰性氣體自同軸保護嘴2與焊接激光3同軸輸出；開始焊接時先通惰性氣體，后投射激光束，焊接結束時先撤激光束，后斷惰性氣體。焊接激光3與鎳板I正面表面垂直。焊接激光3功率P 1500^2800 W，離焦量(Γ2 mm，光斑直徑O. 25、. 35 mm，焊接速度2.(T3.0 m/min。同軸保護嘴2直徑4飛mm，惰性氣體流量2(T30 L/min，惰性氣體為He、Ar混合氣體，體積比He = Ar=I: 4。所使用的嵌塊4上部有一道條狀通槽5，條狀通槽5寬度b 3^10 mm，高度h Γ5 mm，長度大于等于焊縫長度。嵌塊4嵌入底座6中，嵌塊4位于鎳板I下方。嵌塊4采用導熱良好的金屬制作，如紫銅，有利于焊接エ件的冷卻，進ー步避免鎳板I焊接接頭粗晶的產生。條狀通槽5位于焊縫下方并與焊縫走向一致，條狀通槽5槽ロ朝上，由鎳板I下表面與條狀通槽5構成ー個氣體暫留空間。下面舉例說明本發明之方法。實施例I :鎳板I為厚度I. 5 mm的N2鎳板。采用丙酮清洗鎳板I表面油污。兩塊待焊接鎳板I對接，見圖I所示。焊接激光3與鎳板I正面表面垂直。采用0)2激光器，波長為10.611111，額定最大輸出功率為50001。焊接激光3功率P 2500 W，離焦量2 mm，光斑直徑O. 30 mm，焊接速度2. 5 m/min。同軸保護嘴2直徑5 mm，惰性氣體流量25 L/min，惰性氣體為He、Ar混合氣體，體積比He:Ar=l:4。所使用的嵌塊4上部有一道條狀通槽5，條狀通槽5寬度b 10 mm，高度h 5 mm，長度大于等于焊縫長度。嵌塊4嵌入底座6中，嵌塊4位于鎳板I下方。嵌塊4采用導熱良好的紫銅。條狀通槽5位于焊縫下方并與焊縫走向一致，條狀通槽5槽ロ朝上，由鎳板I下表面與條狀通槽5構成ー個氣體暫留空間。實施例2:鎳板I為厚度O. 8 mm的N2201鎳合金板。采用丙酮清洗鎳板I表面油污。兩塊待焊接鎳板I搭接，見圖2所示。焊接激光3與鎳板I正面表面垂直。采用CO2激光器，波長為10.611111，額定最大輸出功率為50001。焊接激光3功率P 1500 W，離焦量I. 5 _，光斑直徑O. 25 mm,焊接速度2. O m/min。同軸保護嘴2直徑4 mm,惰性氣體流量30 L/min,惰性氣體為He、Ar混合氣體，體積比He:Ar=l:4。所使用的嵌塊4上部有一道條狀通槽5，條狀通槽5寬度b 5 mm，高度h 5 mm，長度大于等于焊縫長度。嵌塊4嵌入底座6中，嵌塊4位于鎳板I下方。嵌塊4采用導熱良好的紫銅。條狀通槽5位于焊縫下方并與焊縫走向 一致，條狀通槽5槽ロ朝上，由鎳板I下表面與條狀通槽5構成ー個氣體暫留空間。
權利要求
1.ー種正面提供保護氣體雙面同時保護的鎳板激光焊接方法，采用激光焊接鎳板，單面焊接雙面成型，惰性氣體與焊接激光同軸輸出，兩塊待焊接鎳板對接或者搭接，其特征在干，焊接激光與鎳板正面表面垂直；所使用的嵌塊上部有一道條狀通槽，嵌塊位于鎳板下方，條狀通槽位于焊縫下方并與焊縫走向一致，條狀通槽槽ロ朝上，由鎳板下表面與條狀通槽構成ー個氣體暫留空間。
2.根據權利要求I所述的鎳板激光焊接方法，其特征在干，焊接激光(3)功率P1500 2800 W，離焦量(Γ2 mm，光斑直徑 O. 25 O. 35 mm，焊接速度 2. (Γ3. O m/min。
3.根據權利要求I所述的鎳板激光焊接方法，其特征在于，惰性氣體流量2(T30L/min，惰性氣體為He、Ar混合氣體,體積比He:Ar=l:4。
4.根據權利要求I所述的鎳板激光焊接方法，其特征在于，嵌塊(4)條狀通槽(5)寬度b 3 10 mm,高度h I 5 mm,長度大于等于焊縫長度。
全文摘要
正面提供保護氣體雙面同時保護的鎳板激光焊接方法屬于金屬材料加工技術領域。現有技術為焊縫背面再提供一路保護氣體，使得焊接裝置結構復雜，制造難度大、制造成本高，安裝繁瑣、使用不便。本發明采用激光焊接鎳板，單面焊接雙面成型，惰性氣體與焊接激光同軸輸出，兩塊待焊接鎳板對接或者搭接，焊接激光與鎳板正面表面垂直；所使用的嵌塊上部有一道條狀通槽，嵌塊位于鎳板下方，條狀通槽位于焊縫下方并與焊縫走向一致，條狀通槽槽口朝上，由鎳板下表面與條狀通槽構成一個氣體暫留空間，充分利用來自原有的保護氣體源、經貫穿性匙孔到達鎳板下方而原本逸散的保護氣體，該保護氣體因受所述氣體暫留空間限制在焊縫背面焊點處形成一個動態的惰性氣體保護區。
文檔編號B23K103/08GK102848077SQ20121031898
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者劉佳, 石巖, 張宏 申請人:長春理工大學