实施例1
[0041] 针对20mm厚600MPa级高强钢，即工件5,采用本发明光纤激光焊接方法，其中 光纤激光1的激光功率调制成三角波脉冲，脉冲峰值功率为7kW，基值功率3kW，脉冲频率 15-125HZ，三角波脉冲上升沿时间5ms，氩气保护气体流量为15L/min，所采用的保护气体 喷嘴与激光束轴线6之间的夹角3为45°，保护气体喷嘴2与工件5之间的距离4为15mm， 焊接速度1. 〇m/min。当脉冲频率为15-125HZ时，光纤激光焊接焊缝表面附着的飞溅颗粒 较少而小（如图4所示），而对比方法功率未调制的光纤激光焊接方法，小孔内金属蒸汽喷 发的作用力使小孔开口处前沿的熔池凸起，熔融金属脱离熔池，形成了大量飞溅（如图3所 示），其焊缝表面附着的飞溅颗粒多而大（如图5所示）。
[0042] 工件5失重情况（如图6所示）表明，功率未调制的光纤激光焊接因飞溅失重 0. 71g，而脉冲频率为15-125HZ时，三角波脉冲调制的光纤激光焊接失重显著减少，最佳频 率为60Hz，失重仅为0. 39g;另一方面，频率超出15-125HZ范围内时（例如10Hz或150Hz)， 焊接飞溅严重程度上升，失重增大。因此，采用三角波脉冲调制，在合适的脉冲频率范围内， 光纤激光焊接飞溅大幅减少，失重显著降低。
[0043] 实施例2
[0044] 针对15mm厚低碳钢，即工件5,采用本发明的光纤激光焊接方法，其中激光1的激 光功率调制成三角波脉冲，脉冲峰值功率为7kW，基值功率3kW，脉冲频率60Hz，三角波脉冲 上升沿时间5ms，氦气保护气体流量为45L/min，所采用的保护气体喷嘴2与激光束轴线6 之间的夹角3为40°，保护气体喷嘴2与工件5之间的距离4为12mm，焊接速度1.Om/min。 三角波脉冲调制的光纤激光焊接失重为〇. 29g，而对比方法功率未调制的光纤激光焊接方 法，失重为0. 53g。采用三角波脉冲调制，光纤激光焊接飞溅大幅减少，失重显著降低。
[0045] 实施例3
[0046] 针对12mm厚780MPa高强钢，即工件5,采用光纤激光焊接方法，其中激光1的激 光功率调制成三角波脉冲，脉冲峰值功率为5kW，基值功率2kW，脉冲频率100Hz，三角波脉 冲上升沿时间5ms，氩气保护气体2流量为10L/min，所采用的保护气体喷嘴2与激光束轴 线6之间的夹角3为45°，保护气体喷嘴2与工件5之间的距离4为10mm，焊接速度0.5m/min。三角波脉冲调制的光纤激光焊接失重为0.42g，而对比方法功率未调制的光纤激光焊 接方法，失重为0. 65g。采用三角波脉冲调制，光纤激光焊接飞溅大幅减少，失重显著降低。
[0047] 实施例4
[0048] 针对25mm厚490MPa级低碳钢，即工件5,采用光纤激光焊接方法，其中激光1的激 光功率调制成三角波脉冲，脉冲峰值功率为10kW，基值功率4kW，脉冲频率30Hz，三角波脉 冲上升沿时间5ms，氩气保护气体2流量为20L/min，所采用的保护气体喷嘴2与激光束轴 线6之间的夹角3为50°，保护气体喷嘴2与工件5之间的距离4为20mm，焊接速度2.0m/ min。三角波脉冲调制的光纤激光焊接失重为0. 51g，而对比方法功率未调制的光纤激光焊 接方法，失重为0. 86g。采用三角波脉冲调制，光纤激光焊接飞溅大幅减少，失重显著降低。
[0049] 尽管本发明已对其优选实施方案进行了详细说明，但本领域技术人员仍可采取改 变激光器类型（例如叠片激光（Disklaser))等技术参数实施本发明，在不脱离本发明设 计思想的范围内，可以进行各种变形和修改，这些变化均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法，其特征在于：是将光纤激光功率调制成三 角波脉冲，其中，脉冲峰值功率5-10kW，基值功率2-4kW，脉冲频率15-125HZ，三角波脉冲上 升沿时间3-7ms。2. 根据权利要求1所述的减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法，其特征在于：所述脉冲 频率为60Hz。3. 根据权利要求1所述的减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法，其特征在于：所述光纤 激光功率的三角波脉冲的由以下函数式表示：其中，P_为脉冲峰值功率;P _为基值功率；T为脉冲周期（τ = 1/f·)，f为脉冲频率； T。为三角波脉冲上升沿时间，P为功率，t为时间。4. 根据权利要求1所述的减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法，其特征在于：所述方法 应用于中厚板高功率较慢焊接速度的光纤激光焊接过程中，焊接速度〇. 5-2. Om/min。5. 根据权利要求1所述的减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法，其特征在于：保护气体 喷嘴2与激光束轴线6之间的夹角3为40° -50° ;保护气体喷嘴2与工件5之间的距离 4 为 10_20mm。6. 根据权利要求1所述的减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法，其特征在于：该方法采 用惰性气体氩或氦作为激光保护气体，其中，氦气保护气体流量20-60L/min，氩气保护气体 流量 l〇_25L/min。7. 根据权利要求1所述的减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法，其特征在于：被焊接板 材的厚度为5-25mm。8. 根据权利要求1所述的减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法，其特征在于：该方法通 过提尚激光小孔的稳定性，减少焊接飞派。9. 如权利要求1所述的光纤激光焊接方法的用途，其特征在于：用于减少焊接飞溅。10. 如权利要求9所述的光纤激光焊接方法的用途，其特征在于：用于中厚板高功率较 慢焊接速度的光纤激光焊接，焊接速度〇. 5-2. Om/min。
【专利摘要】本发明属于激光焊接技术领域，特别涉及一种减少焊接飞溅的光纤激光焊接方法。该方法采用三角波脉冲调制激光功率，其中，脉冲峰值功率5-10kW，基值功率2-4kW，脉冲频率15-125Hz，三角波脉冲上升沿时间3-7ms。本发明通过调制激光功率，提高了激光小孔稳定性，减少了焊接飞溅。
【IPC分类】B23K26/12, B23K26/24, B23K101/18, B23K26/0622, B23K103/04
【公开号】CN105345258
【申请号】CN201510845008
【发明人】赵琳, 田志凌, 彭云, 马成勇, 肖晓明
【申请人】钢铁研究总院
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月26日...