一種雙激光束復合焊接方法技術

一種雙激光束復合焊接方法，采用兩臺激光器輸出兩束激光，通過兩條獨立的光纖傳輸，經過聚焦后同時對工件進行焊接；兩束激光束按作用分為焊接光束和掃描光束，掃描光束通過振鏡傳輸到焊縫表面，以焊接光束在焊縫表面的作用點為中心來回掃描，兩束激光在焊縫表面形成共熔池焊接；掃描光束在焊接過程中，依據設定的掃描路徑，在焊縫兩側來回高速掃描，在掃描過程中對熔池進行攪拌，同時能夠改善焊縫兩側之間的連接。通過激光束來回掃描攪拌，能夠增強熔池流動使得氣體容易逸出，消除氣孔，從而能夠消除單激光束焊接產生的未熔合、氣孔等問題，極大地提高了焊接質量。

Double laser beam composite welding method

A dual laser beam welding method, using two laser beams of laser, with two independent optical fiber transmission, by focusing on the workpiece and welding; laser beams by divided into welding beam and beam scanning, scanning galvanometer beam through the transmission to the surface of the weld, the welding beam scanned back and forth as the center in the point of the weld surface, two laser beams were formed on the surface of the weld in welding pool; scanning beam in the welding process, on the basis of the scanning path set, high-speed scanning back and forth on both sides of the weld, during the scanning process to agitate the molten pool, and can improve the connection between the two sides of the weld. The laser beam scanning and mixing, can enhance the flow of molten pool makes the gas to escape, the elimination of pores, which can eliminate the problem of single laser beam welding without fusion, porosity, greatly improve the welding quality.

【技術實現步驟摘要】
一種雙激光束復合焊接方法
本專利技術涉及一種激光加工方法，具體是涉及一種雙激光束復合焊接方法。
技術介紹
激光焊接是一種先進的焊接方法，具有單道焊接熔深大、焊接速度快、焊接變形小等優點，因此焊接質量比傳統焊接方法高，在工業生產中獲得了廣泛的應用。但是，激光焊接也存在著一些缺陷，如激光光束聚焦后的光斑很小，在焊接過程中形成的熔池較小，這就要求焊接母材之間的間隙要足夠小，一般而言，焊接母材之間的間隙不能大于聚焦光斑直徑的1/2，這對焊件裝配條件（間隙、錯邊、不等厚度等）提出很高的要求，增加生產成本。而且在焊接過程中，對焦點波動、光束對中等影響因素的控制較為困難，使得焊縫易于產生氣孔、裂紋缺陷等，這些缺點限制了其進一步的應用。為了彌補單純激光焊接的不足，激光復合焊接技術日益得到重視與發展。目前，激光復合焊接技術研究及應用較多的主要為激光-電弧復合焊接技術，該方法利用電弧對接頭間隙不敏感的特點以及電弧熔池較強的橋接能力，來改變激光焊接對工件裝配的高要求。國內外的學者提出了多種激光-電弧的復合焊接方式，包括激光-TIG、激光-MIG、激光-等離子等，部分技術在生產中獲得了應用。但是，由于電弧的引入加了焊接的熱輸入，從而使焊接熱影響區和熱變形增大。隨著激光器制造技術的發展，激光器輸出功率大幅度增加，且能夠按一定的能量比例同時輸出兩束激光。而且，激光傳輸方式的發展也使得激光焊接方式呈現多樣化，如大功率激光光纖傳輸技術、振鏡掃描傳輸技術的發展，使得激光焊接更容易實現柔性化加工。通過振鏡掃描進行光束傳輸，產生了激光掃描焊接技術，激光束能夠快速、精確到達指定位置，而且不需要擺動準直或聚焦單元，依靠振鏡就可以快速、精確地偏轉光束，同時，快速掃描能夠降低熱輸入，減小焊接變形。為了充分體現激光焊接熱影響區小、焊接變形小等特點，同時又能夠滿足常規的接頭間隙裝配條件，本專利技術將兩束激光束進行復合焊接，即采用兩束激光在工件表面形成共熔池焊接，減小接頭間隙對激光焊接的限制，同時依靠快速掃描的激光攪拌熔池，減小接頭氣孔。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對激光焊接對焊件裝配條件（間隙、錯邊、不等厚度等）的高要求，對焦點波動、光束對中難以控制的問題，提供一種既能充分體現激光焊接熱影響區小、焊接變形小等特點，又能滿足常規的接頭間隙裝配條件的雙激光束復合焊接方法。本專利技術的技術方案是這樣實現的：本專利技術所述的雙激光束復合焊接方法，其特點是包括以下步驟：1）由兩臺激光器輸出兩束激光，根據待焊工件的規格，設定兩束激光束的功率、空間位置，焊接過程中，通過兩條獨立的光纖傳輸；2）兩束激光束按作用分為焊接光束和掃描光束，從光纖傳輸后，焊接光束經過準直聚焦于待焊工件表面，掃描光束在經過準直聚集后通過振鏡傳輸到焊縫表面，兩束激光在焊縫表面形成共熔池焊接；3）在復合焊接過程中，焊接光束與掃描光束隨著機械臂或行走機構的運動而移動，同時掃描光束依據設定的掃描路徑，在焊縫兩側高速來回掃描，在掃描過程中對熔池進行攪拌，同時改善焊縫兩側之間的連接。其中，在焊接過程中，焊接光束主要用于熔化母材，達到深熔焊的效果；掃描光束主要用于攪拌熔池，同時也為熔化母材提供熱量。而且，兩束激光聚焦后是同時作用于待焊工件，形成共熔池焊接，并通過掃描光束來回掃描攪拌，增強熔池流動使得氣體容易逸出，消除氣孔，從而能夠消除單激光束焊接產生的未熔合、氣孔等問題。并且，采用的兩臺激光器為能夠進行光纖傳輸的碟片、光纖或Nd：YAG激光器。掃描光束的掃描間距為0-2mm，掃描速度為0-1000mm/s。在焊接過程中，焊接光束與掃描光束的功率比值為2：1，且焊接光束與掃描光束掃描形成的平面夾角為15°-60°。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點：1、本專利技術采用兩束激光進行復合焊接，合理利用兩束激光的能量來實現高質量的復合焊接，在保證焊接熔深的同時，又能夠消除未熔合、氣孔等缺陷；2、本專利技術通過掃描激光束，降低了激光焊接對接頭間隙的敏感性，增大了激光焊接的適應性；3、本專利技術具有適用范圍廣的特點，能夠針對不同的材料進行焊接，包括碳鋼、不銹鋼、鋁合金等。下面結合附圖對本專利技術作進一步的說明。附圖說明圖1為本專利技術雙激光束復合焊接示意圖。圖2為本專利技術掃描光束軌跡示意圖。附圖標記：1為焊接聚焦鏡，2為焊接光束，3為X方向振鏡，4為Y方向振鏡，5為掃描聚焦鏡，6為掃描光束，7為熔池，8為焊縫一側，9為激光掃描軌跡，10為焊縫另一側，11為焊縫中心，t為激光掃描間距。具體實施方式如圖1所示，采用兩臺能夠進行光纖傳輸的碟片、光纖或Nd：YAG激光器輸出的兩束激光進行焊接。其中，兩束激光束按作用分為焊接光束和掃描光束。焊接光束經過聚焦作用于待焊工件表面，同時掃描光束在準直后經過X方向振鏡、Y方向振鏡的偏轉后在待焊工件表面聚焦，焊接時以焊接光束在焊縫表面的作用點為中心來回掃描，兩束激光聚焦在待焊工件表面的點距離為0-1mm。在焊接過程中，焊接光束隨焊接方向向前移動，掃描光束隨著焊接方向移動的過程中在焊縫兩側按照預定的軌跡掃描，對熔池形成攪拌作用。而且，在焊接過程中，焊接光束主要用于熔化母材，達到深熔焊的效果；掃描光束主要用于攪拌熔池，同時也為熔化母材提供熱量。通過掃描光束的來回掃描攪拌，能夠增強熔池流動使得氣體容易逸出，消除氣孔，從而消除單激光束焊接產生的未熔合、氣孔等問題。而且，掃描光束的掃描間距為0-2mm，掃描速度為0-1000mm/s。在焊接過程中，焊接光束與掃描光束的功率比值為2：1，且焊接光束與掃描光束掃描形成的平面夾角為15°-60°。下面通過實施例對本專利技術作進一步的說明。實施例1：待焊工件為厚8mm的304不銹鋼板，采用平板對接的方式。將待焊工件固定于工作臺，同時將由掃描振鏡、準直聚焦鏡等組成的焊接頭固定于機械手，調整掃描振鏡與焊縫表面之間的距離。在待焊工件及焊接系統準備完成后，進行焊接。設置焊接光束激光功率為6000W，離焦量-3mm，掃描光束激光功率為3000W，振鏡掃描速度100mm/s，掃描方式采用圖2中的形式，掃描間距為0.4mm。焊接速度為30mm/s。采用高純氬保護，流量30L/min。焊接完成后檢測試件，接縫底部焊透，兩側熔透，超聲檢測無缺陷。本專利技術是通過實施例來描述的，但并不對本專利技術構成限制，參照本專利技術的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領域的專業人士是容易想到的，這樣的變化應該屬于本專利技術權利要求限定的范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙激光束復合焊接方法，其特征在于包括以下步驟：1）由兩臺激光器輸出兩束激光，根據待焊工件的規格，設定兩束激光束的功率、空間位置，焊接過程中，通過兩條獨立的光纖傳輸；2）兩束激光束按作用分為焊接光束和掃描光束，從光纖傳輸后，焊接光束經過準直聚焦于待焊工件表面，掃描光束在經過準直聚集后通過振鏡傳輸到焊縫表面，兩束激光在焊縫表面形成共熔池焊接；3）在復合焊接過程中，焊接光束與掃描光束隨著機械臂或行走機構的運動而移動，同時掃描光束依據設定的掃描路徑，在焊縫兩側高速來回掃描，在掃描過程中對熔池進行攪拌，同時改善焊縫兩側之間的連接。

【技術特征摘要】
1.一種雙激光束復合焊接方法，其特征在于包括以下步驟：1）由兩臺激光器輸出兩束激光，根據待焊工件的規格，設定兩束激光束的功率、空間位置，焊接過程中，通過兩條獨立的光纖傳輸；2）兩束激光束按作用分為焊接光束和掃描光束，從光纖傳輸后，焊接光束經過準直聚焦于待焊工件表面，掃描光束在經過準直聚集后通過振鏡傳輸到焊縫表面，兩束激光在焊縫表面形成共熔池焊接；3）在復合焊接過程中，焊接光束與掃描光束隨著機械臂或行走機構的運動而移動，同時掃描光束依據設定的掃描路徑，在焊縫兩側高速來回掃描，在掃描過程中對熔池進行攪拌，同時改善焊縫兩側之間的連接。2.根據權利要求1所述的雙激光束復合焊接方法，其特征在于：在焊接過程中，焊接光束主要用于熔化母材，達到深熔焊的效果；掃描光束主要用于攪拌熔池，同...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅子藝，韓善果，陳永城，高雯雯，蔡得濤，哈斯金·弗拉基斯拉夫，
申請(專利權)人：廣東省焊接技術研究所廣東省中烏研究院，
類型：發明
國別省市：廣東,44