(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910268470.9
(22)申请日 2019.04.03
(71)申请人 西安飞机工业（集团）有限责任公司
地址 710089 陕西省西安市西飞大道一号
(72)发明人 张颖云 陈素明 梁继忠
(74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008
代理人 杜永保
(51)Int.Cl.
B23K 26/02(2014.01)
B23K 26/12(2014.01)
B23K 26/21(2014.01)
B23K 26/70(2014.01)
(54)发明名称
一种钛合金激光焊接的焊缝正面保护装置
和保护方法
(57)摘要
本发明提供了一种钛合金激光焊接的焊缝
正面保护装置和保护方法，在焊缝正面的压紧夹
具上添加保护装置，保护装置开有与焊缝走向一
致的通气槽，保护装置处于焊缝的两侧并随焊缝
形状而变化。焊接过程中保护装置全程向焊缝正
面输送保护气体，保证熔池金属在不受在氧化的
条件下凝固和相变，最终到达室温状态。本发明
是利用激光焊接远距离和非接触的特点，省去焊
枪尾部的保护拖罩。权利要求书1页 说明书2页 附图2页CN 109865935 A 2019.06.11
C N 109865935
A
权 利 要 求 书1/1页CN 109865935 A
1.一种钛合金激光焊接的焊缝正面保护装置，包括一个压紧夹具，其特征在于所述压紧夹具上开有与焊缝走向一致的通气槽，通气槽两侧的高度不同，靠近焊缝的内侧边高度低于起支持作用的外侧边，通气槽内外侧边高度差为
2.0±0.2mm，在通气槽内壁，沿长度方向放置两层400目的铜网，铜网呈近圆形布局，铜网下边缘与基体下边缘平齐。
2.一种钛合金激光焊接的焊缝正面保护方法，其特征在于在焊接过程中，在正面保护装置的通气槽内输入惰性气体，惰性气体从通气槽与焊件切合面的间隙中出溢出，覆盖焊缝正面。
2
实用标准文案 焊缝形式及形状尺寸 ( 一) 焊缝形式 焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式： (1)根据 GB／T 3375— 94 的规定，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种： 1) 对接焊缝：在焊件的坡口面间或一 ( 一) 焊缝形式 焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式： (1)根据 GB／T 3375—94 的规定，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种： 1)对接焊缝：在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件表面间焊 接的焊缝， 2)角焊缝：沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。 3)端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝。 4)塞焊缝：两零件相叠，其中一块开圆孔，在圆孔中焊接两板所形成 的焊缝，只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。 5)槽焊缝：两板相叠，其中一块开长孔，在长孔中焊接两板的焊缝，只 焊角焊缝者不称槽焊。 (2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊 缝四种形式。 (3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。 断续焊缝又分为交错式和并列式两种( 图1—16) ，焊缝尺寸除注明焊脚K 外，还注明断续焊缝中每一段焊缝的长度 l 和间距 e，并以符号“ Z”表示交错式焊缝。 图 1—16断续角焊缝 (a) 交错式(b) 并列式
( 二 ) 焊缝的形状尺寸 焊缝的形状用一系列几何尺寸来表示，不同形式的焊缝，其形状参数也 不一样。 1．焊缝宽度 焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距离叫焊缝宽度，如图 1—17。 图 1— 17 焊缝宽度 2．余高 超出母材表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的最大高度叫余高，见图1—18。在静载下它有一定的加强作用，所以它又叫加强高。但在动载或交变载 荷下，它非但不起加强作用，反而因焊趾处应力集中易于促使脆断。所以余高不 能低于母材但也不能过高。手弧焊时的余高值为 0～3mm。 图 1—18余高 3．熔深 在焊接接头横载面上，母材或前道焊缝熔化的深度叫熔深，见图1—19。
一．安全注意事项 该设备属于四类激光产品，能产生漫反射，能引起人身伤害或火灾，在使用本机器之前，请仔细阅读以下安全注意事项，以确保能安全、正确的操作本机器。 1.本机供市电380V，箱内有高压，开机状态下不可触摸机器内部。 2.不准私自拆卸、安装、改造焊接机。 3.把焊接机放在水平和安全的地方。 4.接地，如果不接地，发生异常的时候你可能会触电。 5.不要窥视或触摸激光。 6.在操作过程中请佩戴好防护眼镜、防护手套、长袖夹克、皮革围裙等保护眼 睛和皮肤免受飞溅物的伤害。 7.避免激光直射皮肤。 8.不要触摸正在焊接或者钢焊接完成的工件。 9.只能使用给定的电缆。 10.不可损坏电源线和各种连接线。 11.若机器出现非正常情况，请立即按下急停按钮关机停止使用。 12.戴心脏起搏器的人严禁靠近焊接机，焊接机工作时会产生磁场，可能影响到 起搏器的正常工作而危害患者生命。 13.不要把水泼在焊接机上，水洒在焊接机上可能引起焊接机短路或者起火。 14.焊接机上不可放盛水的容器，水洒在焊接机上可能引起触电或火灾。 15.焊溅物可能点燃易燃品，所以焊接时远离易燃品。 16.为避免火灾，禁止让激光照射易燃材料。 17.除了焊接指定工件，焊接机不能移作他用。 18.为了以防万一，焊接机旁要放置灭火器。 19.焊接机要定期维护和保养，以防止任何潜在的危险。
二．使用注意事项 1.配备具有激光和焊接机的相关知识与经验的担当人员，担当人员不仅要掌握 焊接机的安全锁钥匙和密码，而且要指导操作者如何使用焊接机。 2.建立专用的激光焊接区，同时在焊接区设立“闲杂人员禁止靠近”等相关标 示。 3.把焊接机安装在水平、牢固的地方，不准放在倾斜的地方。 4.请在环境温度为5℃~30℃，湿度不大于35%的环境中使用本焊接机，周围环 境温度不应波动过大。禁止在下列环境中使用本焊接机： 有油污的环境；有震动的环境；有腐蚀的环境；高频噪声的环境； 潮湿的环境；含有高浓度碳、氮、硫的氧化物（CO 2、NO X 、 SO X ）的环境。 5.在冬天，如果环境温度降到0℃以下，水箱里的水就会结冰，水箱可能冻破。 所以特别小心在冬天要保证焊接机的环境温度不要低于0℃。如果环境温度降到0℃以下，请先排干水箱里的水，同时可以参考相关章节的介绍。 6.如果环境温度变化剧烈，在YAG激光棒和镜片上会形成水蒸气，这会影响焊 接机的使用。所以，尽可能阻止环境的剧烈变化。如果已经形成水蒸气，那么开机后先预热一会儿再使用机器。 7.如果焊接机的机壳有污点或水，请用干布或潮湿的布擦干。如果污点擦不干 净，可用中性的清洁剂或酒精擦拭干净。不可用汽油或油漆稀释剂擦拭机器。 8.禁止把螺丝或硬币等放在焊接机的内部或外部，这样可能引起短路而损害机 器。 9.请用手轻轻操作按钮，不要用螺丝刀等工具接触按钮。尤其不要用尖锐的东 西接触触摸屏，这样会造成触摸屏的永久性损害。应该用手指或专用的触摸笔操作触摸屏。 10.按钮和开关不要连续操作，保证每次只按一次。反复的开关对机器的寿命有 影响。
铝合金激光焊接中的常见问题解决方法铝是较为活泼的金属，电离能低、导热性很高，表面极易形成难熔的Al2O3膜，在焊缝中容易形成未熔合、气孔、夹杂、热裂纹等缺陷，降低焊接接头的力学性能。下面深圳市海维光电科技有限公司的小编就给大家介绍一下铝合金激光焊接中的常见问题解决方法。 为了实现激光对铝合金的焊接，可以从以下几个方面加以解决一些问题。 气体保护装置 铝合金中低熔点元素损失影响最大的因素是气体从喷嘴喷出时的压力，通过减小喷嘴直径，增加气体压力和流速均可降低Mg、Zn
等在焊接过程中的烧损，同时也可以增加熔深。吹气方式有直吹和侧吹两种，还可以在焊件上下同时吹气，焊接中根据实际情况选择吹气方式。 表面处理 铝合金对激光具有高反作用，对铝合金进行适当的表面预处理，如阳极氧化、电解抛光、喷沙处理、喷砂等方式，可以显著提高表面对光束能量的吸收。研究表明，铝合金去除氧化膜后的结晶裂纹倾向比原始态铝合金大。为了既不破坏铝合金表面状态，又能简化激光焊接工程工艺过程，可以采用焊前预处理的办法升高工件表面温度，以提高材料对激光的吸收率。 激光器参数 焊接激光器分为脉冲激光器和连续激光器，脉冲激光器波长1064nm时光束特别集中，脉冲单点能量比连续激光器的大。但是脉冲激光器的能量一般不超过，所以一般适用薄壁焊件。 脉冲模式焊接 激光焊接时应选择合适的焊接波形，常用脉冲波形有方波、尖峰波、双峰波等，通常一个脉冲波时间以毫秒为单位，在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。铝合金表面对光的反射率太高，
当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60%-98%的激光能量因反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。 因此一般焊接铝合金时最优选择尖形波（见图 1 ）和双峰波，波形上升阶段是为提供较大的能量使铝合金熔化，一旦工件中“小孔”形成，开始进行深熔焊时，金属熔化后液态金属对激光的吸收率迅速增大，此时应迅速减小激光能量，以小功率进行焊接，以免造成飞溅。此种焊接波形后面缓降部分脉宽较长，能够有效地减少气孔和裂纹的产生。采用此波形，使焊缝熔化凝固重复进行，以降低熔池的凝固速度。此波形在焊接种类不同样品时可做适当调整。 选择合适的离焦量也可减少气孔的产生，离焦量的变化对焊缝的表面成形和熔深均有很大的影响，采用负离焦可以增加熔深，而脉冲焊接时，正离焦会使焊缝表面更加平滑美观。 由于铝合金对激光的反射率较高，为了防止激光束垂直入射造成垂直反射而损害激光聚焦镜，焊接过程中通常将焊接头偏转一定角度。焊点直径和有效结合面的直径随激光倾斜角增大而增大，当激光倾斜角度为40°时，获得最大的焊点及有效结合面。焊点熔深和有效熔深随激光倾斜角减小，当大于60°时，其有效焊接熔深降为零。
1 目的 确立本公司激光焊接焊缝控制的标准。 2 范围 本标准适用于本公司喷嘴环激光焊接及其他需要激光焊接件的所有图纸要求符合的焊缝，除在焊接图上有不同的焊接标准说明，其余（包括氩弧焊）均以本标准为依据执行。 3 职责 质保部负责对本标准的实施及控制。。 4标准内容 焊缝焊接要求：
4.2焊缝外观质量要求： 4.2.1焊缝质量外观检查规定操作工100﹪目视检查，检验员进行首末检查和过程抽检，目 视怀疑尺寸超差的须送检验员进行复检确认。 4.2.2 焊缝表面缺陷检查： 缺陷名称传递力的焊缝连接作用的焊缝图示裂纹不允许 烧穿不允许 焊偏不允许 断弧不允许 焊瘤不允许 凹陷深度≤深度≤ 表面气孔不允许小直径密集 型气孔,单个气孔 直径≥ 气孔比例不大于整 个焊缝的3﹪ 不允许小直径密 集型气孔,单个气 孔直径≥ 气孔比例不大于 整个焊缝的5﹪
咬边咬边深度≤母材厚 度的4﹪ 咬边深度≤母材 厚度的8﹪ 弧坑不包含在焊缝长度内允许长度不得超过熔宽的2倍，且不能烧穿。 焊接间隙不得大于 焊缝增高不大于倍板的总厚度，不超过总厚度 表面夹渣夹渣与气孔同样判断 4.3试验标准 序号类型试验项目试验方法判定标准 1 尺寸直线度GB/T11336-2004母材断面直线度＜ 2翘曲度刀口尺+塞尺 L＜10 翘曲度≤10＜L＜翘曲度≤＜L＜16 翘曲度≤ 3间隙公差塞尺装夹母材时焊接间隙为强度拉伸强度万能拉力测试机断裂面为母材即为合格
4.4焊接缺陷名称解释： 4.4.1裂纹：缺陷多数存在于焊缝及焊缝热影响区域的微小裂缝。此缺陷直接影响产品的机 械性能 4.4.2气孔：缺陷存在于焊缝内部及表面的孔洞。此缺陷影响焊接强度。 4.4.3咬边：缺陷存在于焊缝与母材的交界熔合线部位，正常焊缝该处应为圆滑过渡。此缺 陷影响焊接强度 4.4.4凹陷：在一段成型均匀的焊缝中，有一段焊缝低于正常的焊缝高度形成的塌陷，此缺 陷影响焊接强度，而且外表不美观。 4.4.5烧穿：在焊接部位母材熔化后，没有形成焊缝而将母材烧穿，此缺陷是一种严重的不 合格缺陷。 4.4.6焊瘤：在一段成型均匀的焊缝中，有局部焊缝，高于正常的焊缝高度形成的突起，此 缺陷影响外观。 4.4.7断弧：在一段成型均匀的焊缝中，有一段或一点焊缝没有或者此处焊缝细小。此缺陷 影响机械性能。 4.4.8夹渣：缺陷存在于焊缝内部及表面，它是一种非正常熔化金属的杂物熔夹在焊缝中。 4.4.9偏焊：焊脚两侧有一侧高度低于要求的焊脚高，此缺陷影响焊接强度和美观。 4.4.10 弧坑：缺陷存在于焊缝结束收弧部分，它是由于母材熔化过多或没有足够的金属填 充而形成的凹坑。
焊缝形式及坡口尺寸在图纸上是怎样表示的 焊缝形式及坡口尺寸在图纸上一般采用技术制图的方法表示。为了简化焊缝在图样上的表示方法，现采用国家标准规定的焊缝符号及坡口尺寸的表示方法。 焊接符号由哪几部分组成 焊接符号一般是由基本符号和指引线组成，必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。 焊缝形式及坡口尺寸在图纸上是怎样表示的 焊缝形式及坡口尺寸在图纸上一般采用技术制图的方法表示。为了简化焊缝在图样上的表示方法，现采用国家标准规定的焊缝符号及坡口尺寸的表示方法。 表示焊缝的基本符号有哪些 焊缝基本符号是表示焊缝截面形状的符号，它采用近似于焊缝横剖面形状的符号来表示。 GB324-1988中规定了13种焊缝形式的符号，见表2-2。
点击下载焊接符号说明大全（excel表格详细讲解） 焊接加工符号的国家标准有哪些 焊接符号的国家标准主要有两个: (1) GB324一2008《焊缝代号》。 (2) GB985-1988《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》。 表示焊缝的辅助符号有哪些 辅助符号表示焊缝表面形状特征的符号，见表2-3。不需要确切地说明焊缝的表面形状时，可以不用辅助符号。 表示焊缝的补充符号有哪些
补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表2-4。 表示焊缝的尺寸符号有哪些
焊缝的尺寸符号见表2-5。 焊接符号标注中的指引线 指引线是表示指引焊缝位置的符号。由带箭头的指引线和两条基准线(一条为实线，另一条为虚线)组成。指引线指向有关焊缝处，基准线一般应为水平线。焊缝符号及尺寸标注在基准线
上，必要时基准线末端加一尾部，作其它说明用(如焊接方法等)，如图3-18所示。 焊接符号标注方法 完整的焊缝表示方法应包括上述基本符号、辅助符号、补充符号，以及指引线、一些尺寸符号和数据等。标注箭头线时，可指向焊缝或不指向焊缝，如图3-19所示。 基准线的虚线可在基准线的实线上侧或下侧，当焊缝在接头的箭头侧，则基本符号标在基准线的实线侧，如果焊缝在接头非箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧。标注对称焊缝或双面埠缝可不加虚线，如图3-20所示。
激光焊接机安全操作规程【完整版】 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 激光焊接是众多激光技术中的一种非常成熟的应用。它把能量密度很高的激光束照射到两部分材料上，使局部受热熔化，然后冷却凝固连成一体。 由于激光焊接热影响区小、加热集中迅速、热应力低，因而在机械、电子、电池、航空、仪表等行业，显示出独特的优越性，已成为精密加工行业中一种极具竞争力的加工手段。近年来，许多行业对于激光焊接机的使用越来越频繁，与此同时，由于激光强度高，电离辐射和受激辐射都会对操作者造成严重的伤害；再加上整台激光焊接设备上所配置的激光头多维联动装置和多工位转台，一台激光焊接机的安全风险不可小觑。 在使用过程中，为了确保操作人员的安全，我们在操作激光焊接机的过程中需要掌握一些安全操作规范。下面就为您讲解激光焊接机的安全操作规程有哪些： 1、要认真阅读使用说明书，严格按操作规程运行激光焊接机，以确保设备和人身安全。 2、应检查焊接机各部位是否正常工作 焊接工作进行前，应检查激光焊接机各部位工作是否正常，操作结束后对焊机、工作场地进行检查，消除隐患，保证安全无事故。 3、避免激光照射产生火灾 激光束直接照射或强反射会引起可燃物燃烧，导致火灾，此外激光器中有数千至数万伏高压电，会被电击伤害。因此只允许受过训练的工作人员操作激光焊接机。激光的光路系统，必须用金属进行全封闭，以防直接照射的发生，激光焊的工作台也应进行屏蔽，防止放射光的照射。 4、应避免激光对眼睛的伤害 激光焊接机焊接所用激光的功率密度很大，光束又很细，很容易对人的眼睛、皮肤造成
第四单元 焊接接头的几何形状和焊接符号 目录 简介--------------------------------------------------------------------------------2 焊接接头--------------------------------------------------------------------------2 焊接符号--------------------------------------------------------------------------27 辅助符号--------------------------------------------------------------------------30 焊缝符号的标注-----------------------------------------------------------------33 关键术语及定义-----------------------------------------------------------------78
第四单元 焊接接头几何形状及焊接符号 简介 确定焊接的技术要求是设计的一部分，或是项目工程师职责的一部分。然而，制造人员仍然有责任准确的将图纸要求转化为生产工艺，并准备这些接头。在日 常工作交流中，焊接接头的术语就显得非常重要。准确 地应用术语可以使焊接人员很方便地将装配和焊接过程中 的问题向有关人员提出来。焊接接头术语与辅助的焊接符 号、数据及尺寸之间有着直接的关系。焊接检验员很有必 要掌握以便于沟通。 焊接接头 焊接接头共有五种形式，对接，角接，T形，搭接和 端接接头。如图4.2所示，这五种基本接头形式都有一定 的焊缝和焊缝符号与之对应。根据不同的接头设计，每种 接头形式又形成各种不同的焊缝，并且这些焊缝与每种接 头形式很接近。接头设计确定了其形状，尺寸和结构。 在图4.1的AWS A3.0 (1994 版) 标准术语和定义中 增加了卷边接头和铰接焊接接头。图4.3，卷边接头是五 种基本接头形式中的一种，其形成的焊缝接头中至少要有 一组成件是卷边形状。铰接焊接接头是“有另一工件跨越 对接接头并分别焊接在要被连接的工件上” (见图4.4)。 图4.1-AWS A3.0，标准焊接术语及定义 形成一个接头的每个工件叫焊接件（或焊件），并分为三类，对接焊件，非对接焊件，铰接焊件。图4.4和4.5对每种焊件都有描述。 对接焊件是用一个对接件防止另一焊接件沿垂直壁厚方向移动。例如，对接接头的两个焊件都是对接焊件，T型接头或角接接头中的一个焊接件就是对接焊件。非对接焊件就是一接头焊件可沿垂直其壁厚方向任意移动。例如，搭接接头的两个焊件都是非对接焊件，T型接头或角接接头中的一个焊件就是非对接焊件。 铰接焊件就是跨在对接接头上的工件。图4.4中给出了两个实例，用于连接对接接头的铰接。 焊缝的形式是用接头的几何形状来表示的。接头的几何形状就是焊前的截面尺寸及形状。从截面方向上看一接头时，每个焊件的端部形状常常与其焊缝形式及符号相似。图4.6给出了用于焊接制造中焊缝常见的端部形状。从图4.7到4.11提供的截面图中可发现焊缝符号与各种端部形状组合之间的关系。各种不同端部形状的组合也形成了各种不同的接头形状，即形成了如图4.2所示的五种基本接头形式的各种情况。其它的一些焊缝形式和坡口设计可用它们的结构或者成形的形状来表示，这些形状包括端部的形状或是表面制备的形状。
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。 关键词:铝合金搅拌摩擦焊激光焊激光- 电弧复合焊电子束焊 1 铝合金焊接的特点 铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。 铝合金焊接有几大难点: ①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍; ②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用大功率密度的焊接工艺; ③铝合金焊接容易产生气孔; ④铝合金焊接易产生热裂纹; ⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2～4 倍。 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 2 铝合金的先进焊接工艺 针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接 搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。 铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48 h 内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。 搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:
内部编号：AN-QP-HT341 版本/ 修改状态：01 / 00 The Production Process Includes Determining The Object Of The Problem And The Scope Of Influence, Analyzing The Problem, Proposing Solutions And Suggestions, Cost Planning And Feasibility Analysis, Implementation, Follow-Up And Interactive Correction, Summary, Etc. 编辑：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 各种电焊机的安全技术和防护措施通 用范本
各种电焊机的安全技术和防护措施通用 范本 使用指引：本解决方案文件可用于对工作想法的进一步提升，对工作的正常进行起指导性作用，产生流程包括确定问题对象和影响范围，分析问题提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，执行，后期跟进和交互修正，总结等。资料下载后可以进行自定义修改，可按照所需进行删减和使用。 众所周知，焊接过程中将产生大量对人体有毒或有害的光、热、气等物质。为此，本文就焊接过程可能出现的有毒、有害物质进行研究分析，确定其产生的原因，并就此提出相应的防护措施。 焊接技术是现代工业生产中一种重要的金属加工工艺，在建筑、桥梁、造船、化工及机械制造等许多主要生产部门都得到广泛应用。改革开放30年来，焊接技术发展迅速，诸如激光焊、CO2气体保护焊、等离子弧焊等新工艺的不断出现，使焊接在生产上的应用范围日趋
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910268470.9 (22)申请日 2019.04.03 (71)申请人 西安飞机工业（集团）有限责任公司 地址 710089 陕西省西安市西飞大道一号 (72)发明人 张颖云 陈素明 梁继忠 (74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008 代理人 杜永保 (51)Int.Cl. B23K 26/02(2014.01) B23K 26/12(2014.01) B23K 26/21(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种钛合金激光焊接的焊缝正面保护装置 和保护方法 (57)摘要 本发明提供了一种钛合金激光焊接的焊缝 正面保护装置和保护方法，在焊缝正面的压紧夹 具上添加保护装置，保护装置开有与焊缝走向一 致的通气槽，保护装置处于焊缝的两侧并随焊缝 形状而变化。焊接过程中保护装置全程向焊缝正 面输送保护气体，保证熔池金属在不受在氧化的 条件下凝固和相变，最终到达室温状态。本发明 是利用激光焊接远距离和非接触的特点，省去焊 枪尾部的保护拖罩。权利要求书1页 说明书2页 附图2页CN 109865935 A 2019.06.11 C N 109865935 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109865935 A 1.一种钛合金激光焊接的焊缝正面保护装置，包括一个压紧夹具，其特征在于所述压紧夹具上开有与焊缝走向一致的通气槽，通气槽两侧的高度不同，靠近焊缝的内侧边高度低于起支持作用的外侧边，通气槽内外侧边高度差为 2.0±0.2mm，在通气槽内壁，沿长度方向放置两层400目的铜网，铜网呈近圆形布局，铜网下边缘与基体下边缘平齐。 2.一种钛合金激光焊接的焊缝正面保护方法，其特征在于在焊接过程中，在正面保护装置的通气槽内输入惰性气体，惰性气体从通气槽与焊件切合面的间隙中出溢出，覆盖焊缝正面。 2
编号：CZ-GC-07715 ( 操作规程) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 激光焊接机安全操作规程 Safety operation regulations for laser welding machine
激光焊接机安全操作规程 操作备注：安全操作规程是要求员工在日常工作中必须遵照执行的一种保证安全的规定程序。忽视操作规程在生产工作中的重要作用，就有可能导致出现各类安全事故，给公司和员工带来经济损失和人身伤害，严重的会危及生命安全，造成终身无法弥补遗憾。 Process 基本工序 OperationProcedures 操作步骤 Hazard 潜在危险 SafetyRules 安全规定措施 开 机 1、检查激光焊接机，外观及冷水管路有无损坏。 2、调整好各项技术参数，工作前必须佩戴防护眼镜，按照品质要求进行工作。
3、操作人员工作中发现机器设备有异常情况，立即停机，通知车间维修人员，进行维修处理。 4、严禁操作人员拆装激光焊接机各部分原件，非本车间维修人员，不得维修本机。 1.激光焊接机内有高压，操作人员不得打开保护盖板，防止触电。 2.激光焊接机光源强度极高，焊接时不要将眼睛正对光源。 1、维修人员，维修时不能带电进行作业，防止机器内部高压及强电流发生触电事故。 2、为防止焊接时，激光焊接头于焊接原件发出火花。操作人员工作时，必须佩戴防护眼镜。 3、不得随意离开工作岗位或私自更改技术参数。 关机 首先退出工作状态，再关闭电源，严禁直接关闭电源开关。 这里填写您的公司名字 Fill In Your Business Name Here
焊缝形式及检验 （一）焊缝形式 焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式: （1）根据GB7 T 3375 —94的规定，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞 焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种： 1）对接焊缝：在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件表面间焊接的焊缝, II V 3）端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝。 III 4）塞焊缝：两零件相叠，其中一块开圆孔，在圆孔中焊接两板所形成的焊缝，只 在孔内焊角焊缝者不称塞焊。
者不称槽焊。 (2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。 vtd eaF HCMilontnl Hon;ont0l Hjpizon：4l owbBad Horuontak ovei'WiiCi Pl hl Simplified vtew (3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。 断续焊缝又分为交错式和并列式两种(图1 —16)，焊缝尺寸除注明焊脚K外，还注明断续焊缝中每一段焊缝的长度I和间距e,并以符号“ Z”表示交错式焊缝。 mi (a) 图1 —16断续角焊缝
图。 金屈材料悍接 苴“:熔化悍 旳阳熔化悍 由狙压山焊 苴“:压力悍 T 一气焊 —手工电弧焊 一熔化极气体保护焊 —钙横压弧焊（WIG ） —埋弧焊 —阳光焊 一箱式焊 —电酒焊 —电阳点焊 —电阻缝焊 —电阻对焊 —闪光电阻对焊 -超声波焊 -扩散焊 —火姑痒 —气压焊 —电弧压力焊 —铸压焊 —拎压焊 —摩擦焊 —NDSL 悍 （二）焊缝的形状尺寸 焊缝的形状用一系列几何尺寸来表示，不同形式的焊缝，其形状参数也不一样。 熔焊接头的组成 经熔焊所形成的各种接头都是由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成，见下 （4）焊接方法 （a ）交错式（b ）并列式 熔化悍
一、铝合金激光焊接的发展 铝合金密度低，但强度比较高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 不过，铝合金本身的特性使得其相关的焊接技术面临着一些亟待解决的问题：表面难溶的氧化膜、接头软化、易产生气孔、容易热变形以及热导率过大等。以往的生产实践中，铝合金的焊接常用钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。虽然这两种焊接方式能量密度较大，焊接铝合金时能获得良好的接头，但仍然存在熔透能力差、焊接变形大、生产效率低等缺点。用这些传统的、应用于黑色金属的焊接方法焊接铝合金，并不能达到工业上高效、无缺陷、性能佳的要求，于是人们开始寻求新的焊接方法，20世纪中后期激光技术逐渐开始应用于工业。欧洲空中客车公 司生产的A340飞机机身，就采用激光焊接技术取代原有的铆接工艺，使机身的重量减轻18 %左右，制造成本降低了近25 %。德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技术的开发和应用。这些成功的事例大大促使对激光焊接铝合金的研究，激光技术已经成为了未来铝合金焊接技术的主要发展方向，因为激光焊接具有其独特的优点： (1) 能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到窄的熔化区和热影响区以及熔深大的焊缝。 (2) 冷却速度快，焊缝组织微细，故焊接接头性能良好。 (3)焊接能量可精确控制，可靠性高，针对不同的要求有较高的适应性。 (4)可进行微型焊接或实现远距离传输，不需要真空装置，利于大批量自动 化生产。 二、激光焊接铝合金的难点及解决措施 1.铝合金表面的高反射性和高导热性 这一特点可以用铝合金的微观结构来解释。由于铝合金中存在密度很大的自由电子，自由电子受到激光（强烈的电磁波）强迫震动而产生次级电磁波，造成强烈的反射波和较弱的透射波，因而铝合金表面对激光具有较高的反射率和很小
27 激光焊接TC4钛合金组织性能研究 董智军 1, 2 吕 涛1 雷正龙1 陈彦宾1 李俐群1 周 恺3 马 瑞3 （1.哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨 150001； 2.上海航天精密机械研究所，上海 201600；3. 北京动力机械研究所，北京 100074） 摘要：研究激光焊接对TC4钛合金焊缝成形和力学性能的影响，并利用OM 、XRD 和TEM 等手段对焊接接头的显微组织特征进行了分析。结果表明，激光焊接TC4钛合金成形较好，但在焊缝熔合线附近容易产生圆形气孔。焊缝由单一的α′马氏体构成，并呈网篮状分布。热影响区组织为α′马氏体和初始α相。焊缝和热影响区的显微硬度明显高于母材，而焊缝的硬度最高且硬度分布平缓。TC4钛合金焊接接头的室温平均抗拉强度为1126MPa ，与母材的抗拉强度相当，延伸率为11.12%，比母材略低，焊接接头均断在母材区域。 关键词：钛合金；激光焊接；微观组织；显微硬度；抗拉强度 Microstructure and Mechanical Properties of Laser Welded TC4 Alloys Dong Zhijun 1, 2 Lv Tao 1 Lei Zhenglong 1 Chen Yanbin 1 Li Liqun 1 Zhou Kai 3 Ma Rui 3 (1.State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining, Harbin 150001; 2. Shanghai Spaceflight Precision Mechanism Institute, Shanghai 201600; 3. Beijing Power Machinery Research Institute, Beijing 100074) Abstract ：The effect of laser welding on the weld appearance and mechanical properties of TC4 (Ti-6Al-4V) alloys were discussed, and the microstructure characterization of the joints was investigated by means of OM, XRD and TEM. The experimental results showed that a good weld appearance could be obtained; however, some round blowholes emerged easliy near the weld fusion line. The weld seam is only composed of α’ martensite which takes on basket weave structure. And the microstructure of heat affected zone is constituted of α’ martensite and the initial α phase. The microhardness of the weld seam and heat affected zone is higher than that of the base metal. And the weld seam exhibits the highest values in the welded joint. The tensile strength of the laser welded joints is 1126 MPa at room temperature, which is equal to that of the base metal. The elongation of the joint, however, is slightly lower than the base metal with a ductility of 11.12%. The welded joints of TC4 alloys are all broken on the area of the base metal. Key words ：Ti alloy ；laser welding ；microstructure ；microhardness ；tensile strength 1 引言 钛合金由于具有比强度高、抗腐蚀性能好，以及良好的耐热性和焊接性等优点，在航天、航空、核工 业、舰船等国防和民用领域得到广泛应用[1 ～3] 。其中， Ti-6Al-4V(TC4)钛合金作为一种典型α+β两相钛合金，在飞机机身及其各种承力构件、发动机叶片、导弹舵翼等大型结构中广泛使用，据目前统计，TC4钛 作者简介：董智军（1988-），硕士, 焊接专业；研究方向：钛合金激光焊接组织和 性能方面的研究。 收稿日期：2012-12-11
激光工业加工机安全防护 1．概要 本公司使用的激光焊接机为YAG激光设备。其波长为1064nm。在侧焊主机激光输出部分还配备有柔性的光纤输出。 2，安全 在开始操作激光设备之前，阅读在相关手册里和分布在设备部件上指导手册里提到的安全警惕 不仅仅对于操作者，而且包括远距离的其他人和物，激光设备的操作暴漏出来都危险，只有经过适当的培训具有资格的操作者才能被允许操作 2.1 警告、警惕、注意 为了操作者的安全和防止设备的损坏，在这一章节里安全防范被给出，根据危险的程度，被分等级为“警告”(Warning)和“警惕”（Caution）。附加说明以“注意”(Note)被给出 在开始操作之前，认真阅读“警告”(Warning)，“警惕”（Caution）和“注意”(Note)（内容） 错误的操作可以导致操作者的死亡或严重伤害
错误的操作可以导致操作者的较小的伤害，或者周围物体的物理性的伤害。 除了“警告”(Warning)或“警惕”（Caution）以外的附加说明。 2.2 关于激光设备的警告和警惕 1，YAG激光1064nm波长的放射光是红外线，而对人类的眼睛来说是不可见的 YAG激光的直接观察或接触都是很危险的。所以决不要这样做。眼睛暴露给散射光或反射光也是危险的。在工作期间，戴上与1064nm波长相对应的防护眼镜。 眼睛的暴露可能失去视力 如果眼睛被暴露，立即找医生出诊 2，在激光设备的面板打开时，不要打开电源和操作设备。 暴露到YAG激光可能丢失视力或烧伤皮肤 如果眼睛被暴露，立即找医生出诊 3，在激光加工设备的周围安装隔离带，并且设立一个适当的警告标牌。除
激光修补·焊接机安全说明 1、认真阅读操作说明书，严格按操作规程运转机器，以确保设备和人身安全： 2、激光焊机工作期间，切勿用眼睛正视激光束，也切勿让身体（如手）接触激光束，以免 造成伤害； 3、对设备操作、作业的时候，请穿材料为化纤以外的不易燃烧，皮肤露出少的衣服； 4、操作人员工作时，必须佩戴防护眼镜； 5、激光加工中，由于加工点会产生可见光和紫外线等。这些光线可穿透保护眼镜，在加工 中请不要直视加工点； 6、由于激光加工可能会发生火灾，所以绝对不能再机器的周围放置易燃物品。（石油、润 滑剂、丙酮、废棉纱头等）； 7、激光管理区域内，禁止激光相关人员以外的人进入； 8、注意保持环境及设备的清洁，光具座是本机的核心部分维护时必须特别注意； 9、进行维护时，要定期跟换制冷水和操作照明灯； 10、更换制冷水时请使用高纯度离子水（制冷水的电阻率是18MΩ/cm2）,更换期间的基准 为一个月一次。冷却水更换步骤如下： ①打开水箱上盖： ②水泵同时从侧面的排水口抽出水箱内的水； ③抽出水后，擦去箱内的污垢、沾液等； ④装进新的制冷水，到水位线为止。 ⑤再盖上水箱上盖。 11、对机器进行检修，一定要断电，且要确定储能电容器上的电荷已经泄放完了，方能进行， 以免造成触电事故； 12、如机器运行过程中，出现异常现象，则需断电（按下急停开关）检查。 13、该设备操作环境要求 ①电压是单相200～220V，容量6KW； ②请在干净的环境中使用； ③操作场所的温度为10～32℃； ④操作场所的湿度为＜60％。（请在不结露的场所内使用） 14、设备启动操作如下： ①将控制装置背面的总开关调到On； ②打开水箱的电源后，请确认水温。（开始时水温设置为20～25℃）； ③确认急停开关打开，将控制装置的钥匙开关顺时针旋转后，请按下Power On； ④确认画面左上角显示“Turnon”后，请安OK按钮。（画面左上角显示的“Turnon” 变成“Turnoff”后、大约1分钟如果再次响起确认的声音，设备已启动，进入了可操作状态） 15、设备停止操作如下： ①光标停在“turnoff”时、按下OK按钮，请将钥匙开关逆时针旋转； ②然后将水箱电源调至OFF，机器运转停止； ③最后将控制装置背后的总开关调至off。
焊缝形式及形状尺寸 (一)焊缝形式 焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式： (1)根据GB／T3375—94的规定，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种： 1)对接焊缝：在焊件的坡口面间或一 (一)焊缝形式 焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式： (1)根据GB／T3375—94的规定，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种： 1)对接焊缝：在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件表面间焊接的焊缝， 2)角焊缝：沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。 3)端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝。 4)塞焊缝：两零件相叠，其中一块开圆孔，在圆孔中焊接两板所形成的焊缝，只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。 5)槽焊缝：两板相叠，其中一块开长孔，在长孔中焊接两板的焊缝，只焊角焊缝者不称槽焊。 (2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。
(3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。 断续焊缝又分为交错式和并列式两种(图1—16)，焊缝尺寸除注明焊脚K外，还注明断续焊缝中每一段焊缝的长度l和间距e，并以符号“Z”表示交错式焊缝。 图1—16断续角焊缝 (a)交错式(b)并列式 (二)焊缝的形状尺寸 焊缝的形状用一系列几何尺寸来表示，不同形式的焊缝，其形状参数也不一样。 1．焊缝宽度 焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距离叫焊缝宽度，如图1—17。
图1—17焊缝宽度 2．余高 超出母材表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的最大高度叫余高，见图1—18。在静载下它有一定的加强作用，所以它又叫加强高。但在动载或交变载荷下，它非但不起加强作用，反而因焊趾处应力集中易于促使脆断。所以余高不能低于母材但也不能过高。手弧焊时的余高值为0～3mm。 图1—18余高 3．熔深 在焊接接头横载面上，母材或前道焊缝熔化的深度叫熔深，见图1—19。
铝及铝合金激光焊接技术 铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding)是近十几年来发展起来的一项新技术，与传统焊接工艺相比，它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点，特别对热处理铝合金有较大的应用优势。可提高加工速度并极大地降低热输入，从而可提高生产效率，改善焊接质量。在焊接高强度大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现。 激光焊接铝合金有以下优点：①能量密度高，热输入低，热变形量小，熔化区和热影响区窄而熔深大；②冷却速度高而得到微细焊缝组织，接头性能良好； ③与接触焊相比，激光焊不用电极，所以减少了工时和成本；④不需要电子束焊时的真空气氛，且保护气和压力可选择，被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X射线；⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接；⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输，从而使工艺适应性好，配合计算机和机械手，可实现焊接过程的自动化与精密控制。 现在应用的激光器主要是CO2和YAG激光器，CO2激光器功率大，对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对CO2激光束的吸收率比较小，在焊接过程中造成大量的能量损失。YAG激光一般功率比较小，铝合金表面对YAG 激光束的吸收率相对CO2激光较大，可用光导纤维传导，适应性强，工艺安排简单等。 在焊接大厚度铝合金时，传统的焊接方法根本不可能单道焊透，而激光深熔焊时形成大深度的匙孔，发生匙孔效应，则可以得到实现。图3为激光焊接时的小孔形状。图4为激光深熔焊示意图。