一种复合激光焊接方法

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，具体涉及一种复合激光焊接方法。

背景技术

目前，激光焊接领域有许多复合焊接技术，如IPG的AMB技术，在主光斑外添加一个环形光斑技术，可以实现低飞溅焊接；不同波长的高斯光束焊接技术，也能实现低飞溅焊接，绿光，蓝光激光技术，也对飞溅有改善作用。为了减少气孔，又开发焊前激光清洗技术；为了提高焊接深度，激光器激光功率也在不断地增加，为了改善焊缝表面成型，使用激光摆动焊接技术。但这些技术都只是在某一或两个方面改善了焊接缺陷的影响，没能在整体上解决许多焊接技术问题。如裂纹问题，熔深问题，气孔问题，飞溅问题，间隙容忍性问题。

综上所述，亟需提供一种极大的提高焊缝强度，对所有激光工艺缺陷均有效改善的复合激光焊接方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种极大的提高焊缝强度，对所有激光工艺缺陷均有效改善复合激光焊接方法。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种复合激光焊接方法，包括如下步骤：

(1)将待焊接工件至于焊接工作台；

(2)激光预热：激光束在焊缝位置沿焊缝运动预热待焊工件；

(3)激光清洗：激光束在焊缝位置沿焊缝运动进行激光清洗，将预热过程中产生的碳析出，并将氧化层和其他杂质清洗干净；

(4)激光焊接：激光束在焊缝内并沿焊缝运动进行焊接。

激光预热实现了焊缝位置局部预热的方式，本发明由于在焊接前对待焊工件的焊缝位置进行激光预热，因为激光预热是焊缝局部预热，且无接触，相比工件整体或其他加热方法，更容易实现，所以待焊材料对激光的吸收率更高，更低的激光功率能够焊接更厚的材料，增加焊接熔深，激光清洗后，产品不容易产生气孔。

进一步的技术方案是，所述步骤(2)中将预热温度提高至保证焊缝周围温度在减少裂纹产生的温度以上。根据不同材料，考虑工件的自冷却，将预热温度适当提高，使焊缝周围温度提高到减少裂纹产生的温度以上，激光束不仅有预热作用，也能熔化表面镀层，如锌，可以直接去除；也可以增加焊接熔深。

进一步的技术方案是，所述步骤(4)中使用保护气进行焊接。如此设置，降低了等离子体以及辉光现象的产生。

进一步的技术方案是，所述步骤(4)中采用激光摆动焊接。摆动焊接，更有利于焊缝表面成型，不容易产生气孔，减少裂纹，飞溅情况的产生，也提高了对焊缝间隙的容忍度。

进一步的技术方案是，所述步骤(4)完成后采用步骤(2)中的激光束沿焊缝运动进行退火操作。

对于某些特殊材料，焊接完成后采用上述操作，对焊缝退火，可以极大的提高焊缝强度。

进一步的技术方案是，先进行步骤(3)操作后再进行步骤(2)操作。对于不同材料，也可以先激光清洗，再对产品进行激光预热。

进一步的技术方案是，所述步骤(2)中的激光束的光斑为方形或圆形光斑，光斑的功率分布均匀，即平顶光激光束。

进一步的技术方案是，所有激光束均可摆动，也可不摆动，根据实际工件工艺需求确定。

相比于现有技术，本发明同时采用激光预热、激光清洗、激光焊接三种不同的激光工艺，焊接前对待焊工件的焊缝位置进行激光预热，待焊材料对激光的吸收率更高，激光焊接是更低的激光功率能够焊接更厚的材料，增加焊接熔深，激光清洗后，产品不容易产生气孔。采用本发明的焊接工艺可以极大的提高焊缝强度，对所有激光工艺缺陷均有效改善。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种实施方式所涉及的复合激光焊接方法的焊接状态示意图，图中箭头表示焊接前进方向。

图中：

1待焊接工件2焊缝3预热激光束4清洗激光束

5焊接激光束

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本发明实施例如下，参照图1，一种复合激光焊接方法，包括如下步骤：

(1)将待焊接工件1至于焊接工作台；

(2)激光预热：预热激光束3(平顶光激光束)运行到焊缝2位置处，打开该激光器开始出光；预热激光束3在焊缝2位置沿焊缝2运动预热待焊工件；

(3)激光清洗：清洗激光束4运行至焊缝2位置，打开该激光器开始出光，使用激光清洗功能，清洗激光束4在焊缝2位置沿焊缝2运动进行激光清洗，将预热过程中产生的碳析出，并将氧化层和其他杂质清洗干净；

(4)激光焊接：焊接激光束5运行至焊缝2位置，打开该该激光器开始出光，焊接激光束5在焊缝2内并沿焊缝2运动进行焊接。

激光预热实现了焊缝2位置局部预热的方式，本发明由于在焊接前对待焊工件的焊缝2位置进行激光预热，因为激光预热是焊缝局部预热，且无接触，相比工件整体或其他加热方法，更容易实现，所以待焊材料对激光的吸收率更高，更低的激光功率能够焊接更厚的材料，增加焊接熔深，激光清洗后，产品不容易产生气孔。

需要说明的是，步骤(2)～(4)中的所有激光光束可以重合，如图1，也可部分重合或散开，根据不同材料具体使用。所有激光光束可以在焦点位置或离焦位置进行加工。也可以使用不同波长激光器来实现激光预热，清洗与焊接；本发明实施例的三种激光光束复合焊接暂时三种同激光头分开加工方式，不排除随着光学，材料的发展，能将三种激光光斑复合成一个或两个激光光束的形式。

另外，如图1，步骤(2)～(4)中并不是一定是预热完成后进行清洗、清洗完成后进行焊接，可以预热激光束3走在清洗激光束4前面，清洗激光束4走在焊接激光束5前面，完成激光预热后的部位即可进行激光清洗，完成激光清洗后的部位即可进行激光焊接。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述步骤(2)中将预热温度提高至保证焊缝2周围温度在减少裂纹产生的温度以上。根据不同材料，考虑工件的自冷却，将预热温度适当提高，使焊缝2周围温度提高到减少裂纹产生的温度以上，预热激光束3不仅有预热作用，也能熔化表面镀层，如锌，可以直接去除；也可以增加焊接熔深。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述步骤(4)中使用保护气进行焊接。如此设置，降低了等离子体以及辉光现象的产生。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述步骤(4)中采用激光摆动焊接。摆动焊接，更有利于焊缝2表面成型，不容易产生气孔，减少裂纹，飞溅情况的产生，也提高了对焊缝2间隙的容忍度。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述步骤(4)完成后采用步骤(2)中的预热激光束3沿焊缝2运动进行退火操作。对于某些特殊材料，焊接完成后采用上述操作，对焊缝2退火，可以极大的提高焊缝2强度。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，先进行步骤(3)操作后再进行步骤(2)操作。对于不同材料，也可以先激光清洗，再对产品进行激光预热。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1，所述步骤(2)中的预热激光束3的光斑为方形或圆形光斑，光斑的功率分布均匀，即平顶光激光束。

当然，所有激光束均可摆动，也可不摆动，根据实际工件工艺需求确定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。