(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210691661.8 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 华北水利水电大 学 地址 450045 河南省郑州市金 水区北环路 36号 (72)发明人 彭进　杨晓红　葛健芽　许红巧　 蒋正权　李帅　王永彪　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 专利代理师 王宁宁 (51)Int.Cl. B23K 26/12(2014.01) B23K 26/348(2014.01) B23K 26/60(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种中厚板激光电弧双面同步立焊方法及 装置 (57)摘要 本发明公开一种中厚板激光电弧双面同步 立焊方法及装置， 包括坡口设计， 打底焊和多层 填充焊。 本发明通 GMAW焊枪产生的液态熔滴与形 成匙孔的第二激光束有一定距离， 即液态熔滴与 匙孔的距离较远， 可降低液态熔滴对匙孔的直接 冲击， 解决因形成熔池的激光熔化焊丝， 而造成 焊丝熔化后的熔滴冲击甚至堵塞匙孔， 很难实现 双侧匙孔贯通， 降低匙孔稳定性的问题； 双面对 称布置热源的立向上焊可提高母材两侧受热的 对称性， 使两侧热源充分复合， 保证了焊接的精 度性， 可大大降低焊接应力引起的变形， 同时降 低了中厚板立向上焊的填充道次， 提高了焊接效 率。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114850664 A 2022.08.05 CN 114850664 A 1.一种厚板 激光电弧双面同步 立焊方法， 其特 征在于， 包括： S1坡口设计： 去除待焊工件表面杂质， 将两个所述待焊工件加工出坡口， 并将两个所述 待焊工件固定在工作台上； S2打底焊： 在所述待焊工件两侧分别对称布置激光器， 喷气系统和GMAW焊枪； 两侧所述 激光器和GMA W焊枪沿所述坡口的根部同步摆动； 所述喷气系统在焊接的过程中持续不断的 喷出保护气， 实施立向上焊； 所述GMAW焊枪的焊丝尖端与所述待焊工件上激光 光斑相切； S3多层填充焊： 在所述待焊工件两侧对称设置激光器， 喷气系统， TIG焊枪和所述GMAW 焊枪， 采用多层填充焊接； 两侧所述TIG焊枪和GMAW焊枪同步进丝， 两侧所述激光器同步对 所述坡口填充焊接； 所述TIG焊枪和GMAW焊枪的电流输出类型为连续输出或脉冲输出。 2.根据权利要求1所述的一种中厚板激光电弧双面同步立焊方法， 其特征在于： 所述待 焊工件(1)的坡口形状为 I型或双V型。 3.根据权利要求1所述的一种中厚板激光电弧双面同步立焊方法， 其特征在于： 所述 GMAW焊枪(2)上安装有超声变幅杆(3)， 用于预 先清理上一焊缝和所述坡口内的杂质。 4.根据权利要求1所述的一种中厚板激光电弧双面同步立焊方法， 其特征在于： 所述激 光器可同时激发出第一激光束(4)和第二激光束(5)； 步骤二中， 所述第一激光束(4)与所述 GMAW焊枪(2)的间距小于所述第二激光束(5)和所述所述GMAW焊枪(2)的间距； 所述第一激光束(4)的功率为100W ‑1000W， 第二激光束(5)的功率为2000W ‑10000W； 所 述第一激光束(4)和第二激光束(5)的热源距离为0.6 ‑4mm； 所述第一激光束(4)和GMAW焊枪 (2)的热源间距为0.1 ‑5mm； 所述待焊工件的厚度为 4.5‑19mm。 5.根据权利要求1所述的一种中厚板激光电弧双面同步立焊方法， 其特征在于： 所述喷 气系统(6)所喷出的保护气的流量和方向可调； 步骤三和四中， GMAW焊枪(2)的焊丝熔化成 液态金属从熔池(10)前方过渡进入所述熔池(10)； 所述熔池(10)内会向下流淌金属液， 所 述保护气用于对所述金属液托举支撑， 帮助焊缝(9)成形。 6.一种中厚板激光电弧双面同步立焊装置， 用于权利要求1 ‑5任一项所述的一种中厚 板激光电弧双面同步立焊方法， 其特征在于： 包括GMAW焊枪(2)， 超声变幅杆(3)， 激光器， 喷 气系统(6)， 摆动装置和TIG焊枪(7)； 所述GMAW焊枪(2)和TIG焊枪(7)分设于所述坡口两侧， 所述摆动装置设置有两个， 且分别设置于所述坡口两侧， 所述摆动装置与所述激光器及 GMAW焊枪(2)固定连接； 所述GMAW焊枪(2)和TIG焊枪(7)上均安装有所述超声变幅杆(3)； 每 一所述GMAW焊枪(2)或TIG焊枪(7)上均同轴安装有一所述喷气系统(6)。 7.根据权利要求6所述的一种中厚板激光电弧双面同步立焊装置， 其特征在于： 两所述 摆动装置的运动方向与所述GMAW焊枪(2)的焊接方向相垂直。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114850664 A 2一种中厚板激光电弧双面同步立焊方 法及装置 技术领域 [0001]本发明涉及激光焊接技术领域， 特别是涉及一种中厚板激光电弧双面同步立焊方 法及装置 。 背景技术 [0002]立焊作为全位置焊的重要组成部分之一， 大型的金属结构件的焊接必须采用立向 焊接。 由于焊接难度比较大， 很大程度上依旧依赖于手工电弧焊和电渣焊， 手工电弧焊焊接 效率低， 需要专业培训的焊接技工。 电渣焊虽热输入高， 焊接效率高， 但组织过热常引起焊 接接头性能降。 如何有效提高立焊的焊接效率和焊接质量是目前面临的重要问题。 [0003]激光焊具有能量密度 高、 同等热输入时熔深大、 热影响区窄、 焊接变形小等优点。 中国专利 一种厚板窄间隙双侧 摆动激光填丝立焊方法(授权公告号： CN  112719588  B)， 公 开了采用双侧激光焊接方式。 但是此种方法由于焊丝需要激光的能量熔化， 会造成作用于 焊接工件的激光能量利用率降低， 而且焊丝熔化后距离匙孔很近， 焊丝熔化后的熔滴会冲 击甚至堵塞匙孔， 很难实现双侧匙孔贯通， 这样降低了匙孔的稳定性。 而且此方法， 填充焊 完成后， 需要机械清洗或者激光清洗， 用高压空气吹去覆盖在焊缝和坡口内的烟尘以及焊 渣， 降低了焊接效率。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种中厚板激光电弧双面同步立焊方法及装置， 以解决上述 现有技术存在的问题， 能够实现提高激光焊接能量利用率、 提高中厚板多层焊接效率； 解决 因形成熔池的激光熔化焊丝， 而造成焊丝熔化后的熔滴冲击甚至堵塞匙孔， 很难实现双侧 匙孔贯通， 降低匙孔稳定性的问题， 降低焊缝气孔 率， 提高焊接过程的稳定性。 [0005]为实现上述目的， 本发明提供了如下方案： 本发明提供一种中厚板激光电弧双面 同步立焊方法， 包括： [0006]S1坡口设计： 去除待焊工件表面杂质， 将两个所述待焊工件加工出坡口， 并将两个 所述待焊工件固定在工作台上； [0007]S2打底焊： 在所述待焊工件两侧分别对称布置激光器， 喷气系统和GMAW焊枪； 两侧 所述激光器和GMAW焊枪沿所述坡口的根部同步摆动， 自熔焊接； 所述 喷气系统在焊接的过 程中持续不断的喷出保护气， 实施立向上焊； 所述GMAW焊枪的焊丝尖端与所述待焊工件上 激光光斑相切； [0008]S3多层填充焊： 在所述待焊工件两侧对称设置激光器， 喷气系统， TIG焊枪和 所述 GMAW焊枪， 采用多层填充焊接； 两侧所述TIG焊枪和GMAW焊枪同步进丝， 两侧所述激光器同 步对所述坡口填充焊接； 所述TIG焊枪和GMAW焊枪的电流输出类型为连续输出或脉冲输出。 [0009]进一步的， 打底焊与填充焊均是在焊缝的两侧进行焊接 。 [0010]进一步的， 本发明中双面对称布置热源同步摆动的立向上焊， 可解决多层焊接时 侧壁未熔合的焊接缺陷， 提高焊缝力学性能。说　明　书 1/5 页 3 CN 114850664 A 3