(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 202210818846.0 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区湘潭大 学 (72)发明人 洪波　张正明　罗权　秦子濠　 杨龙　 (51)Int.Cl. B23K 26/348(2014.01) B23K 26/70(2014.01) B23K 9/127(2006.01) (54)发明名称 一种用于多层 多道焊的磁控电弧-激光焊缝 跟踪及热处 理方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于多层多道焊的磁控 电弧‑激光焊缝跟踪及热处理方法， 用到的装置 主要包括双路优化比例分光模块， 线激光检测模 块， 焊前激光预热模块、 磁控摆动电弧跟踪模块、 焊后激光保温模块、 光纤激光传导机构、 数据偏 差分析模块、 驱动执行机构； 双路优化比例分光 镜利用反射和折射定律按一定分光比例分离出 两束激光， 其中折射激光作为线激光检测模块， 用来检测焊缝中心； 反射激光作为焊前、 焊后热 处理热源， 焊前预热和焊后保温处理可以改善增 材中温度的分布不均现象， 从而可以减少焊接裂 纹的形成， 使得接头抗拉强度和冲击韧性提高； 本发明装置集焊接、 跟踪、 热处理功能一体化结 构， 原理简单， 既保证了焊接质量同时， 也降低了 成本提高了效率。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115178877 A 2022.10.14 CN 115178877 A 1.一种用于多层多道焊的磁控电弧 ‑激光焊缝跟踪及热处理方法， 其特征在于； 该方法 所用到的装置主要由焊前激光预热模块、 线激光检测模块、 磁控摆动电弧跟踪模块、 焊后激 光保温模块、 双路优化比例分光模块组成； 该装置是集焊接、 跟踪、 热处理功能于一体的结 构， 其中双路优化比例分光模块在上， 焊前激光预热模块在前， 线激光检测模块、 磁控摆动 电弧跟踪模块位于中间， 焊后激光保温模块在后， 线激光检测模块和磁控摆动电弧跟踪模 块联合共同引导焊枪进行多层多道焊。 2.根据权利要求1所述的一种用于多层多道焊的磁控电弧 ‑激光焊缝跟踪及热处理方 法， 其特征在于； 所述的双路优化比例分光模块包括激光发射器、 双路优化比例分光镜， 点 线激光转换器； 激光发射器经过两个带有特定分光膜的双路优化比例分光镜， 先通过第一 块双路优化比例分光镜发生反射和折射， 按照1： 1分光比分成两束激光， 反射后的激光束 经 过光纤激光传导机构传送至焊前激光预热模块， 折射后的激光再通过第二块双路优化比例 分光镜按照1： 9分光比分成折射激光和反射激光， 分别通过各自的光纤激光传导机构传送 至线激光检测模块、 焊后激光保温模块。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115178877 A 2一种用于多层多道焊的磁 控电弧‑激光焊缝跟踪及热处理 方法 技术领域 [0001]本发明具体涉及一种用于多层多道焊的磁控电弧 ‑激光焊缝跟踪及热处理方法， 属于焊接自动化领域， 背景技术 [0002]在当今的轨道交通、 航天等大型化制造行业， 中厚板的钢材应用越来越广， 而焊接 技术是中厚板加工制造中的一项关键技术， 高效优质的焊接技术是实现我国制造业转型升 级的重要影响因素， 而焊接接头的质量是最重要的技术指标， 因此， 亟待一种更优化的焊接 方法。 [0003]电弧增材制造是以电弧为热源， 以氩气等惰性气体作为保护气体， 在电弧加热过 程中不断熔化丝材， 以堆积的方式将丝材沿规划路径逐层堆积成金属结构件,具有制 造成 本低， 制造效率高， 材料利用率高等特点， 电弧焊在多层多道焊中得到广泛应用， 缺点是电 弧热输入分散、 热输入量高而且电弧形态受到电极的影响， 电弧增材制 造过程中层 间温度 分布不均容 易形成气孔、 裂纹等层间缺陷， 以及存在力学性能各向异性的问题。 [0004]激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面， 通过激光与金属的相互作用， 金 属吸收激光转化为热能使 金属熔化后冷却结晶形成完成焊接； 具有焊接速度快， 效率高， 可 进行不同材料的复合焊接， 适用于各种复杂工作 环境， 操作简单易学上手快， 操作人员技术 门槛不高， 更省人工成本支出。 缺点是要求焊件装配精度高， 且要求光束在工件 上的位置不 能有显著偏移。 因为激光聚焦后光斑尺寸小， 焊缝窄， 若工件装配精度或光束定位精度达不 到要求， 很容 易造成焊接缺憾； 同时激光焊成本过高。 [0005]于是激光 ‑电弧复合焊技术应用而生， 利用激光和电弧作为双热源， 同时作用在同 一熔池， 激光和电弧同时作用在待焊工件上， 既利用了激光焊和电弧焊的优势， 又弥补了各 自的不足。 由于热输入高， 焊缝熔透好， 在大厚度的材料焊接方面， 这种复合焊接技术具有 更大的优势， 激光 ‑电弧复合焊接技术实现了厚板的多层多道焊接； 然而在实际焊接中， 这 种方法在多层多道填丝焊的接头中经常会出现如侧壁未熔合、 气孔以及相 邻填充层以及侧 壁之间的孔洞； 大量实验研究分析表明， 侧壁未融合是由于焊丝偏离接头中心 位置造成的， 在多层多道焊接 接头中非常普遍； 目前， 还未提出合理以及有效的解决方案 。 [0006]然而， 无论哪种方法， 多层多道焊中都存在焊层、 焊道间的温度分布不均匀， 产生 热裂纹、 气孔 等现象， 影响焊接质量。 发明内容 [0007]针对现有技术及以上缺陷， 本发明提供了一种用于多层多道焊 的磁控电弧 ‑激光 焊缝跟踪及热处理方法， 本发明既包含了电弧跟踪、 激光跟踪功能， 同时也包括了焊前预 热、 焊后保温热 处理， 实现焊接、 跟踪、 热 处理功能的一体化。 在解决多层多道电弧焊过程中 层间温度分布不均、 容易形成气孔、 裂纹等缺陷， 以及存在力学性能各向异性、 侧边缘未融说　明　书 1/4 页 3 CN 115178877 A 3