技术领域
[0001] 本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种钛合金焊接变形的激光矫正方法。
相关背景技术
[0002] 钛合金材料由于具有密度小、重量轻、强度高、可焊接性好等特性，同时具有抗腐蚀能力强的优势，被广泛用于造船、航空航天、机车、锅炉压力容器等各制造行业。在工程实践中，钛合金焊接收缩量大，直接导致焊接变形大，严重的影响到后续相关零件的焊接质量，因此必须对钛合金构件进行焊后矫正处理。现行常规的矫正方法主要采用机械矫正，但机械矫正局限性相对较大，在大型结构件的焊后矫正操作困难，甚至无法矫正。同时由于钛合金材料具有在300℃时吸收氢气，400℃时吸收氧气，600℃时吸受氮气等特性，随着气体的吸入将会带来严重的裂纹倾向，因此采用火焰矫正亦十分困难。
[0003] 随着近些年来激光技术的迅猛发展，大功率激光器技术越来越成熟，应用范围越来越广，包括激光焊接、激光清理、激光扫描、激光武器等领域。由于激光热量集中，加热速度快，加热区极易采用氩气等惰性气体保护，为此激光加热矫正是一种非常理想的钛合金矫正方法。
[0004] 因此本激光矫正工艺方法能有效的实现对钛合金此类特殊金属材料的焊接后变形矫正，适应于各种结构类型和尺寸的钛合金构件，大幅提升矫形速度，规避钛合金材料本身因温度过高带来的各种焊接缺陷，提升钛合金整体焊接质量和效率。
具体实施方式
[0024] 结合附图对本发明做进一步说明。
[0025] 一种钛合金焊接变形的激光矫正方法，其具体步骤为：
[0026] S1：将钛合金焊接结构件进行翻转，水平状态放置，结构件距离地面700mm,以便于操作人员进入构件底部检测结构件变形量，并标注出变形位置。
[0027] S2：采用一台具有能输出三角形和圆形的1500W激光机，根据钛合金结构板厚将激光功率调至700W‑1200W之间，将激光枪发出的激光束宽度(最窄处)调至大于5mm,连接激光枪与保护嘴并进行紧固。如图1所示，保护嘴的一端有与激光枪相匹配的螺纹，保护嘴的另一端开有6‑8mm的开孔，开孔深度5‑10mm,保护嘴的长度在250mm左右。保护嘴采用紫铜管壁厚1mm直径20mm。连接氩气瓶，将氩气流量调制15‑20L/min。
[0028] S3:通过对钛合金焊接结构变形进行测量，一般变形类型包括角变形、弯曲变形、波浪变形和局部凹凸变形，按照先矫正弯曲变形，再矫正局部凹凸变形，第三矫正角变形，最后矫正波浪变形的顺序设置矫正工艺。
[0029] 如图2所示，矫弯曲变形采用的方法：根据弯曲度，在凸面矫形，采用三角形加热法和沿凸面边缘直线加热法。三角形加热法不应超过板宽的二分之一，三角形加热法采用由中间向边缘依次进行加热，加热时将激光光束调整成三角形，将保护嘴紧贴到钛板上，加热板面时不能破坏板面，同时钛板背面达到加热区微黄。加热速度在200‑500mm/min,并采用往返运弧加热法，加热区始终受氩气保护，矫形后钛板保持银白色为主。在三角形加热时，对加热板进行加压，使其加速收缩。之后对凸面端部进行加热，加热时将保护嘴开口插入钛板端部进行加热和保护钛板不被氧化。通过联合矫形直到矫平为止。
[0030] 如图3所示，局部凹凸变形矫形方法，首先在凸面中心施加一定外力，将原凸面加压到反凹2‑5mm,在加压的反面，沿凹面四周进行加热，加热时将激光光束调整成三角形，将保护嘴紧贴到钛板上，加热板面时不能破坏板面，同时钛板背面加热区达到微黄。加热速度在200‑500mm/min,并采用往返直线运弧加热法，加热区始终受氩气保护，矫形后钛板保持银白色为主。四周加热结束后，待温度降至常温后撤掉加压装置即可。
[0031] 对无法采用加压的凹凸变形部位，将激光光束调整到圆形，采用点状加热矫形法进行，加热时先从凸面中心以圆形向四周扩散。加热时将激光光束调整成圆形，将保护嘴紧贴到钛板上，加热时激光快速旋转，旋转直径在10mm左右，加热板面时不能破坏板面，同时钛板背面加热区达到微黄，加热区始终受氩气保护，矫形后钛板保持银白色为主。
[0032] 如图4所示，角变形采用的方法：首先在焊缝的背面，测出最高点以及焊道的位置并做好标记，在变形部位施加顶力，采用直线往返加热法，由中间向两侧进行加热矫形，加热时将激光光束调整成三角形，将保护嘴紧贴到钛板上，加热板面时不能破坏板面，同时钛板背面达到加热区钛板微黄即可。加热速度在200‑500mm/min,并采用往返加热法，加热区始终受氩气保护，矫形后钛板保持银白色为主。矫形时从变形最高处向两侧并排进行加热矫正，直到矫平，待加热区温度降至常温后撤掉加压装置。
[0033] 如图5所示，波浪变形采用的方法：先将变形处采用加压装置，在高点处加压固定，加热时将激光光束调整成三角形，将保护嘴紧贴到钛板上，加热板面时不能破坏板面，同时钛板背面达到加热区钛板微变黄即可。加热速度在200‑500mm/min,并采用往返加热法，从一端向另一端交叉进行，从正反面变形最高点向两侧加热矫正，加热区始终受氩气保护，矫形后钛板保持银白色为主。矫形时从变形最高处向两侧进行加热矫正，直到矫平，待加热区温度降至常温后撤掉加压装置。
[0034] 本工艺与传统钛合金焊接变形矫正工艺的区别在于，本工艺采用激光作为矫正能量来源，通过对加热区保持惰性气体覆盖避免钛合金结构焊缝与外部空气发生反应，基本杜绝了因矫正加热导致的焊缝裂纹，同时采用了机械辅助矫形与热量矫形相结合的矫形工艺，矫形效率与质量均有大幅提升，使用范围也更加广泛。
