一种低飞溅激光焊接方法及其装置与流程

    技术2024-12-17  11


    本申请涉及激光焊接,尤其涉及一种低飞溅激光焊接方法及其装置。


    背景技术:

    1、激光焊接装置是一种结合了激光技术和焊接技术的高精度焊接工具,激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度,能量,峰值功率以及重频等参数,使得工件熔化,并形成特定的熔池。

    2、然而,现有技术中的激光焊接装置在实际场景中应用时却容易出现飞溅的现象。飞溅是至在焊接过程中自熔池中喷射出的熔融金属液滴,这些液滴可能会落在周围的工作表面上,导致工件表面粗糙,不均匀,甚至可能造成熔池质量损失,例如焊缝表面形成凹坑、炸点,最终导致焊接效果较差,焊缝质量性能受影响。

    3、因此,本申请特提出一种低飞溅激光焊接方法及其装置,以解决现有技术中焊接工件时所产生的飞溅现象。


    技术实现思路

    1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本申请的目的在于提供一种低飞溅激光焊接方法及其装置,用于解决现有的焊接方案中飞溅较大、熔池稳定性较差的问题。

    2、为实现上述目的,本申请采用的技术方案是:

    3、一种低飞溅激光焊接方法,包括:

    4、对激光束整形,使之形成具有不同能量分布区域的光斑,光斑的不同能量分布区域分别用于预热和焊接。

    5、作为优选方案,整形后的光斑形状不同于原始激光束的光斑形状。

    6、作为优选方案,整形后的激光束形成的光斑形状为非圆形,且至少部分能量沿加工方向逐渐递减。

    7、作为优选方案,光斑用于预热的能量占光斑总能量的2%-25%,用于焊接的能量占光斑总能量的75%-98%。

    8、作为优选方案, 对激光束整形进一步包括:采用准直镜和聚焦镜对发散激光束进行整形,准直镜的主光轴与发散光束的中心轴相交且呈预设夹角设置,聚焦镜的主光轴与激光束的中心轴相互重合;或,准直镜的主光轴和聚焦镜的主光轴分别与发散光束的中心轴相交且呈预设角度设置。

    9、作为优选方案,还包括:采用聚焦镜对准直激光束进行整形,聚焦镜的主光轴与准直光束的中心轴相交且呈预设夹角设置。

    10、作为优选方案,预设夹角的范围为1.5°-4°。

    11、作为优选方案,低飞溅激光焊接方法进一步包括:采用分光组件对整形后的激光束进行分束,分束后按照预定比例形成预热光束和焊接光束。

    12、作为本申请的另一方面,本申请还提出一种激光焊接装置,用于执行上述任一方案的激光焊接方法,激光焊接装置包括沿光束出射方向依次设置的激光发射源和光束整形元件,其中,激光发射源用于发射激光束;光束整形元件用于对激光束整形,使形成具有不同能量分布区域的光斑。

    13、作为优选方案,激光焊接装置用于焊接板厚度为2mm-6mm之间的物料。

    14、区别于现有技术的情况,本申请实施例提供了一种低飞溅激光焊接方法及其装置,该激光焊接方法包括:对激光束整形,使之形成具有不同能量分布区域的光斑,所述光斑的不同能量分布区域分别用于预热和焊接。采用本申请所提供的一种激光焊接方法,激光束经整形后光斑形状及能量分布均发生改变,通过不同能量分布区域对工作区域上的焊缝进行预热和焊接,可减少手持焊过程中因热能集中而引发的快速蒸发和飞溅,可稳定熔池,减少金属蒸汽的产生;在本申请的激光焊接装置中,光束整形元件(即准直镜和聚焦镜/聚焦镜)设置于光束反射元件的光束输入端,也即,激光在反射之前发生整形和会聚,通过将聚焦镜设置于焊接装置的后端,有利于防止喷嘴处飞溅物倒灌造成聚焦镜的损坏。



    技术特征:

    1.一种低飞溅激光焊接方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的低飞溅激光焊接方法,其特征在于,所述整形后的光斑形状不同于原始激光束的光斑形状。

    3.根据权利要求2所述的低飞溅激光焊接方法,其特征在于,整形后的所述激光束形成的光斑形状为非圆形,且至少部分能量沿加工方向逐渐递减。

    4.根据权利要求3所述的低飞溅激光焊接方法,其特征在于,所述光斑用于预热的能量占光斑总能量的2%-25%,用于焊接的能量占光斑总能量的75%-98%。

    5.根据权利要求1所述的低飞溅激光焊接方法,其特征在于,对激光束整形包括:采用准直镜和聚焦镜对发散激光束进行整形,所述准直镜的主光轴与所述发散光束的中心轴相交且呈预设夹角设置,所述聚焦镜的主光轴与所述激光束的中心轴相互重合;或,所述准直镜的主光轴和所述聚焦镜的主光轴分别与所述发散光束的中心轴相交且呈预设角度设置。

    6.根据权利要求1所述的低飞溅激光焊接方法,其特征在于,对激光束整形包括:采用聚焦镜对准直激光束进行整形,所述聚焦镜的主光轴与所述准直光束的中心轴相交且呈预设夹角设置。

    7.根据权利要求5或6所述的低飞溅激光焊接方法,其特征在于,所述预设夹角的范围为1.5°-4°。

    8.根据权利要求5或6所述的低飞溅激光焊接方法,其特征在于,所述低飞溅激光焊接方法进一步包括:采用分光组件对整形后的激光束进行分束,分束后按照预定比例形成预热光束和焊接光束。

    9.一种激光焊接装置,其特征在于,用于执行权利要求1-8任一项所述的激光焊接方法,所述激光焊接装置包括沿光束出射方向依次设置的激光发射源和光束整形元件,其中,所述激光发射源用于发射激光束;所述光束整形元件用于对所述激光束整形,使形成具有不同能量分布区域的光斑。

    10.根据权利要求9所述的激光焊接装置,其特征在于,所述激光焊接装置用于焊接板厚度为2mm-6mm之间的物料。


    技术总结
    本申请涉及激光焊接技术领域,具体涉及一种低飞溅激光焊接方法和激光焊接装置。该激光焊接方法包括:对激光束整形,使之形成具有不同能量分布区域的光斑,所述光斑的不同能量分布区域分别用于预热和焊接。采用本申请所提供的一种激光焊接方法,激光束经整形后光斑形状及能量分布均发生改变,通过不同能量分布区域对工作区域上的焊缝进行预热和焊接,可减少焊接过程中因热能集中而引发的快速蒸发和飞溅,可稳定熔池,减少金属蒸汽的产生,本申请的技术方案解决了现有焊接方案飞溅较大的问题。

    技术研发人员:蒋峰
    受保护的技术使用者:深圳市桓日激光有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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