CN106914708B - 激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法 - Google Patents

激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106914708B
CN106914708B CN201710106607.1A CN201710106607A CN106914708B CN 106914708 B CN106914708 B CN 106914708B CN 201710106607 A CN201710106607 A CN 201710106607A CN 106914708 B CN106914708 B CN 106914708B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wire
welding
welding wire
laser
twin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710106607.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106914708A (zh
Inventor
肖珺
王立伟
陈树君
贾亚洲
温涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201710106607.1A priority Critical patent/CN106914708B/zh
Publication of CN106914708A publication Critical patent/CN106914708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106914708B publication Critical patent/CN106914708B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K28/00—Welding or cutting not covered by groups B23K5/00 - B23K26/00
    • B23K28/02—Combined welding or cutting procedures or apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted for a procedure covered by only one of the other main groups of this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法，属于激光‑熔化极电弧复合焊接技术领域。本发明为了解决激光‑双丝间接电弧复合焊接方法中，双丝与激光光斑相对位置调节和送丝速度难以确定的问题。它的装置包括变极性焊接电源、激光焊接头、第一焊丝位置调节机构、第二焊丝位置调节机构、第一送丝机构、第二送丝机构、第一焊丝、第二焊丝。焊接前，调节第一焊丝位置调节机构和第二焊丝位置调节机构，可以实现第一焊丝、第二焊丝与激光光束处于同一平面，使第一焊丝、第二焊丝相交于激光光斑处；焊接过程中，第一焊丝和第二焊丝分别连接变极性焊接电源两极形成电流回路。本发明用于激光‑双丝间接电弧复合焊接中。

Description

激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法
技术领域
本发明涉及一种激光-双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法，是一种激光-电弧复合焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术
焊接技术是现代加工制造业和工业生产过程中不可或缺的加工工艺，当前对优质高效焊接技术的需求愈发强烈。实现高效化焊接的主要途径是提高焊接速度和熔敷速度，但这两方面的提高最终要归结为焊接电流的提升，而随着焊接电流的增大必然会增加焊接热输入，造成焊接质量的下降。
激光-双丝间接电弧复合是一种新型高效的焊接方法，它是将激光和双丝间接电弧两种热源复合，利用间接电弧熔化双焊丝交替形成熔滴，利用激光照射熔滴促进其顺利过渡，可实现焊接过程热输入和熔敷速度的解耦控制。但此焊接方法存在双丝与激光光斑相对位置调节需要精确调节和送丝速度难以确定的问题
发明内容
本发明是为了解决激光-双丝间接电弧复合焊接方法中存在双丝与激光光斑相对位置调节需要精确调节和送丝速度难以确定的问题，提供了一种激光-双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法。
本发明所述包括变极性焊接电源、激光焊接头、第一焊丝位置调节机构、第二焊丝位置调节机构、第一送丝机构、第二送丝机构、第一焊丝、第二焊丝。
本发明所述一种激光-双丝间接电弧复合焊接装置，它包括变极性焊接电源、激光焊接头、第一焊丝位置调节机构、第二焊丝位置调节机构、第一送丝机构、第二送丝机构、第一焊丝、第二焊丝。
变极性焊接电源与第一焊丝和第二焊丝形成回路，第一焊丝和第二焊丝的末端之间形成间接电弧；
第一焊丝位置调节机构和第二焊丝位置调节机构可沿X、Y、Z三个方向调节第一焊丝、第二焊丝位置与激光光束处于同一平面，可调节第一焊丝、第二焊丝的夹角使双丝末端相交于激光光斑处O点。
所述变极性焊接电源为交流脉冲电源，具有恒流输出特性。
所述激光-双丝间接电弧复合焊接装置的送丝速度预测计算方法，它包括以下两个阶段：
第一阶段：
变极性焊接电源恒流输出，P极为正极，N极为负极，此时，在第一焊丝和第二焊丝之间形成间接电弧，根据双丝间接电弧中阳极焊丝熔化速度va小于阴极焊丝熔化速度vc的特性和第一焊丝与第二焊丝交替在激光光斑O点处形成熔滴的技术特点(对于指定焊丝可提前标定出其分别作为阳极和阴极的熔化速度va和vc)，阳极熔化速度va、阴极熔化速度vc、送丝速度v三者之间的关系为：阴极熔化速度vc>送丝速度v>阳极熔化速度va，则第一焊丝作为阳极的送进速度v1＝v-va，第二焊丝作为阴极的回抽速度v2＝vc-v，此阶段第一焊丝末端的熔滴被送进至激光光斑O点，开启激光照射熔滴辅助其过渡；
第二阶段：
变极性焊接电源(1)恒流输出，第一焊丝和第二焊丝极性转换，第一焊丝作为阴极的回抽速度v1＝vc-v，第二焊丝作为阳极的送进速度v2＝v-va，此阶段第二焊丝末端的熔滴被送进至激光光斑O点，开启激光照射熔滴辅助其过渡；
上述第一阶段和第二阶段构成一个交流周期内第一焊丝和第二焊丝交替在激光光斑O点形成熔滴的动态过程，此过程呈周期性左右对称呈现，须使v1＝v2，即v-va＝vc-v，由此式可预测计算送丝速度v＝1/2×(va+vc)。
本发明原理：
通过实际焊接试验发现，在激光-双丝间接电弧复合焊接中，能使熔滴交替出现在两焊丝交点(O点位置)的送丝速度范围比较小，很难确定。因此产生专利所述送丝速度计算方法。
对于变极性双丝间接电弧焊接中的两根焊丝，连接焊接电源负极的焊丝为阴极，连接焊接电源正极的焊丝为阳极，根据焊接电弧理论阴极熔化速度大于阳极熔化速度，设置双同步送丝速度介于阴、阳极熔化速度之间，这样随着电流极性的转变，两侧焊丝就会交替出现阴极焊丝回抽、阳极焊丝送进的过程，就会有熔滴交替出现在O点位置，在激光蒸发反力作用下实现熔滴过渡。
一定成分的焊丝的阴极、阳极熔化速度可以提前标定，根据权利所述公式就可以计算出双同步送丝速度，实现以上过程。
本发明可以获得如下有益效果：
本发明所述焊接装置及送丝速度预测计算方法实现了双丝末端与激光光斑相对位置的灵活调节，保证双丝的末端均能准确送进至激光光斑O点，并可通过焊丝分别作为阳极和阴极的熔化速度，预测计算出送丝速度，具有设计简单、方便操作和易于实施的优点。
附图说明
图1是本发明所述激光-双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法的原理示意图。
图中：1为变极性焊接电源、2为激光焊接头、3-1为第一焊丝位置调节机构、3-2为第二焊丝位置调节机构、4-1为第一送丝机构、4-2为第二送丝机构、5-1为第一焊丝、5-2为第二焊丝。
具体实施方式
本实施例采用的设备包括：变极性焊接电源1、激光焊接头2、第一焊丝位置调节机构3-1、第二焊丝位置调节机构3-2、第一焊丝5-1、第二焊丝5-2。通过第一焊丝位置调节机构3-1和第二焊丝位置调节机构3-2调节第一焊丝5-1和第二焊丝5-2与激光光束共面并沿送进方向能相交于O点。
第一焊丝5-1和第二焊丝5-2为直径1.2mm的ER50-6碳钢焊丝，变极性焊接电源输出电流为方波波形，电流幅值100A。在100A电流时，标定第一焊丝5-1和第二焊丝5-2的阳极熔化速度va为2.4m/min，阴极熔化速度vc为4.6m/min，根据预测计算送丝速度的公式v＝1/2×(va+vc)可计算出送丝速度v为3.5m/min。在此送丝速度下，第一焊丝5-1和第二焊丝5-2在一个交流周期内能交替在激光光斑O点形成熔滴。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种激光-双丝间接电弧复合焊接装置，其特征在于，它包括变极性焊接电源(1)、激光焊接头(2)、第一焊丝位置调节机构(3-1)、第二焊丝位置调节机构(3-2)、第一送丝机构(4-1)、第二送丝机构(4-2)、第一焊丝(5-1)、第二焊丝(5-2)；
变极性焊接电源(1)与第一焊丝(5-1)和第二焊丝(5-2)形成回路，第一焊丝(5-1)和第二焊丝(5-2)的末端之间形成间接电弧；
第一焊丝位置调节机构(3-1)和第二焊丝位置调节机构(3-2)能沿X、Y、Z三个方向调节第一焊丝(5-1)、第二焊丝(5-2)位置与激光光束处于同一平面，调节第一焊丝(5-1)、第二焊丝(5-2)的夹角使双丝沿送进方向相交于激光光斑处O点。
2.根据权利要求1所述的激光-双丝间接电弧复合焊接装置，其特征在于，所述变极性焊接电源(1)为交流脉冲电源。
3.应用如权利要求1所述激光-双丝间接电弧复合焊接装置进行送丝速度预测计算方法，其特征在于，它包括以下两个阶段：
第一阶段：
变极性焊接电源(1)恒流输出，P极为正极，N极为负极，此时，在第一焊丝(5-1)和第二焊丝(5-2)之间形成间接电弧，根据双丝间接电弧中阳极焊丝熔化速度va小于阴极焊丝熔化速度vc的特性和第一焊丝(5-1)与第二焊丝(5-2)交替在激光光斑O点处形成熔滴的技术特点，确定阳极熔化速度va、阴极熔化速度vc、送丝速度v三者之间的关系为：阴极熔化速度vc>送丝速度v>阳极熔化速度va，则第一焊丝(5-1)作为阳极的送进速度v1＝v-va，第二焊丝(5-2)作为阴极的回抽速度v2＝vc-v，此阶段第一焊丝(5-1)末端的熔滴被送进至激光光斑O点，开启激光照射熔滴辅助其过渡；
第二阶段：
变极性焊接电源(1)恒流输出，第一焊丝(5-1)和第二焊丝(5-2)极性转换，第一焊丝(5-1)作为阴极的回抽速度v1＝vc-v，第二焊丝(5-2)作为阳极的送进速度v2＝v-va，此阶段第二焊丝(5-2)末端的熔滴被送进至激光光斑O点，开启激光照射熔滴辅助其过渡；
上述第一阶段和第二阶段构成一个交流周期内第一焊丝(5-1)和第二焊丝(5-2)交替在激光光斑O点形成熔滴的动态过程，此过程呈周期性左右对称呈现，须使v1＝v2，即v-va＝vc-v，由此式预测计算送丝速度v＝1/2×(va+vc)。
CN201710106607.1A 2017-02-27 2017-02-27 激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法 Expired - Fee Related CN106914708B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710106607.1A CN106914708B (zh) 2017-02-27 2017-02-27 激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710106607.1A CN106914708B (zh) 2017-02-27 2017-02-27 激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106914708A CN106914708A (zh) 2017-07-04
CN106914708B true CN106914708B (zh) 2019-10-29

Family

ID=59453807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710106607.1A Expired - Fee Related CN106914708B (zh) 2017-02-27 2017-02-27 激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106914708B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108500266B (zh) * 2018-04-19 2020-01-07 河北科技大学 7000系铝合金增材制造方法及系统
CN108500451B (zh) * 2018-06-05 2023-08-11 西南交通大学 一种可双向焊接的激光窄间隙焊接装置的焊接方法
CN110091035A (zh) * 2019-06-03 2019-08-06 河北科技大学 一种高熵合金增材制造装置及增材制造方法
CN110497065B (zh) * 2019-08-30 2021-03-19 大连理工大学 一种变极性三丝气体保护间接电弧焊方法、装置及其应用
CN110860796B (zh) * 2019-09-13 2021-08-17 上海航天设备制造总厂有限公司 一种铝合金小电流电弧在线清理辅助激光填丝焊接方法
CN112518062A (zh) * 2020-11-04 2021-03-19 哈尔滨工业大学（威海） 一种用于异种接头元素调控的激光交替填丝焊接方法
CN113458601A (zh) * 2021-07-02 2021-10-01 广东普电自动化科技股份有限公司 双送丝激光焊枪及焊接方法
CN115971662B (zh) * 2022-12-06 2023-11-14 哈尔滨焊接研究院有限公司 一种窄间隙激光-双弧双丝复合焊接方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1890049A (zh) * 2003-12-10 2007-01-03 菲茨有限责任公司 用于管道架设的轨道焊接装置
CN102069306A (zh) * 2011-02-11 2011-05-25 天津大学 激光－双丝脉冲电弧复合焊接系统
DE102010028745A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 SCHWEIßTECHNISCHE LEHR- UND VERSUCHSANSTALT HALLE GMBH Verfahren und Vorrichtung zum mechanisierten Schweißen von Stumpfstößen an ebenen Blechen oder an Rohren mit einer Blech- bzw. einer Wanddicke von bis zu 12 mm und darüber hinaus unter Verwendung einer Prozesskombination, bestehend aus Laser-MSG-Hybrid- und MSG-Technik
CN102699546A (zh) * 2012-06-05 2012-10-03 天津大学 一种激光-双熔化极单电弧旁路耦合复合焊接系统及方法
CN103521885A (zh) * 2013-09-25 2014-01-22 北京工业大学 双丝间接电弧交替旁路的焊接方法
CN103753024A (zh) * 2014-01-14 2014-04-30 北京工业大学 激光-双丝间接旁路电弧复合的焊接方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1890049A (zh) * 2003-12-10 2007-01-03 菲茨有限责任公司 用于管道架设的轨道焊接装置
DE102010028745A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 SCHWEIßTECHNISCHE LEHR- UND VERSUCHSANSTALT HALLE GMBH Verfahren und Vorrichtung zum mechanisierten Schweißen von Stumpfstößen an ebenen Blechen oder an Rohren mit einer Blech- bzw. einer Wanddicke von bis zu 12 mm und darüber hinaus unter Verwendung einer Prozesskombination, bestehend aus Laser-MSG-Hybrid- und MSG-Technik
CN102069306A (zh) * 2011-02-11 2011-05-25 天津大学 激光－双丝脉冲电弧复合焊接系统
CN102699546A (zh) * 2012-06-05 2012-10-03 天津大学 一种激光-双熔化极单电弧旁路耦合复合焊接系统及方法
CN103521885A (zh) * 2013-09-25 2014-01-22 北京工业大学 双丝间接电弧交替旁路的焊接方法
CN103753024A (zh) * 2014-01-14 2014-04-30 北京工业大学 激光-双丝间接旁路电弧复合的焊接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
熔滴主动靶向的激光间接电弧复合增材制造技术初探;王立伟等;《第二十次全国焊接学术会议论文集》;20151031;第725-728页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106914708A (zh) 2017-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106914708B (zh) 激光双丝间接电弧复合焊接装置及送丝速度预测计算方法
CN103753024B (zh) 激光-双丝间接旁路电弧复合的焊接方法
CN102069265B (zh) 双丝动态三电弧焊接方法
CN103203529B (zh) 非熔化极电弧与双丝熔化极电弧交叉耦合的焊接方法
CN106862718B (zh) 交流主电弧与旁路交流热丝电弧的复合电弧成形制造方法
CN103521885A (zh) 双丝间接电弧交替旁路的焊接方法
CN103008835B (zh) 一种耦合电弧的短路过渡焊接系统及其控制方法
CN206578445U (zh) 一种双热源复合焊炬及双热源复合焊接系统
CN110091035A (zh) 一种高熵合金增材制造装置及增材制造方法
CN106624366A (zh) 一种双激光—双丝旁路电弧复合的焊接方法
CN103341681B (zh) 多态双丝电弧焊接装置及焊接方法
CN108555421A (zh) 一种基于脉冲协调双钨极氩弧焊的熔滴过渡控制装置及其控制方法
CN111014885A (zh) 一种多丝材高效成形增材制造装置
CN102205456B (zh) 等离子熔化极惰性气体保护电弧焊的焊接方法
CN114406403A (zh) 一种稳定高氮钢双丝cmt焊接熔滴过渡的方法
JP6778858B2 (ja) アーク溶接制御方法
JP7030371B2 (ja) 可変極性三線ガス保護間接アーク溶接方法、装置及びその使用
Wu et al. The dynamic behavior of double arc interference in high-power double wire pulsed GMAW
CN107297561B (zh) 一种热丝焊接设备
CN109014498A (zh) 一种钛合金厚板焊接方法
CN105149732B (zh) 一种熔化极焊机及其焊接方法
CN109922915A (zh) 电弧焊接方法以及电弧焊接装置
CN102581446A (zh) 双电源双电极的高速焊接装置及其焊接方法
CN101667780A (zh) 一种应用于电镀过程的高频开关电源
Wu et al. Double arc interference and dynamic behavior characteristics of double wire double-pulsed GMAW

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191029

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee