一种具有自清洁功能的激光焊接方法与流程

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种具有自清洁功能的激光焊接方法。

背景技术：

在当前这个光制造时代，激光焊接及激光切割则是工业前沿两项十分成熟的，适合大规模工业生产的技术，已经应用于汽车，航空航天，轨道交通，造船等整个制造业。两种技术一合一分，都具有高速度，高精度，可实现自动化的特点，在工业生产的技术链中具有极大的关联性。如果可以在激光切割后，不必清理焊接边的氧化层，直接在激光切割后的边缘进行激光焊接，这将会极大的提高制造效率，带来制造业整体的技术进步。而目前由于激光切割过程中其边缘都有不同程度的氧化，形成大约0.1毫米厚的氧化层，需要对该氧化层进行清理，这导致效率降低，而如果不对该氧化层进行清理，将会在焊接熔区中形成大量气孔和夹杂物，无法得到合格的焊接接头，因此有待改进。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有自清洁功能的激光焊接方法，其具有不需要清理焊接边氧化层，在激光切割后直接进行焊接的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种具有自清洁功能的激光焊接方法，包括如下步骤：

step1：将一束激光束聚焦在焊缝处形成第一焦点；

step2：利用另一束激光束形成第二焦点；

step3：形成第一焦点和第二焦点的激光束同向移动；

所述第一焦点设置于焊缝处，所述第二焦点相对于第一焦点的位置用两个参数标记，所述第二焦点于第一焦点之间的直线距离设置为a，所述0≤a≤6mm，所述第一焦点与第二焦点之间的连接直线相对于焊缝中心线的夹角设置为β，0≤β≤90°。

通过采用上述技术方案，第一焦点的作用在于：使焊缝处的两个边缘的氧化层汽化及等离子化，并借助保护气体喷吹的作用，达到清理并清洁焊缝边缘表面的fe2o3氧化层或其他氧化层的效果。第二个焦点设置于偏离焊缝中心线，并且与第一焦点保持一定距离。如此在以第二焦点为主的作用下能够形成小孔效应进而形成一个熔区。并且熔区偏离焊缝中心线，只有熔区边缘参与焊接，这就避免了焊接过程中形成的氧化物卷入熔区形成气孔和夹杂，从而获得良好的焊接结果。即第一焦点主要是清理清洁焊缝功能，第二焦点主要是焊接功能。第一焦点和第二焦点的激光功率分配，第一焦点和第二焦点的直径大小，以及第一焦点和第二焦点之间的距离，以及第一焦点和第二焦点之间的连接直线与焊缝中心线构成的夹角是本发明的关键技术参数。

本发明进一步设置为：所述step1和step2中的第一焦点和第二焦点可由激光脉冲产生。

通过采用上述技术方案，利用激光脉冲技术，可让金属直接从固态转化为气态，清理效果和焊接效果更好。

本发明进一步设置为：所述step1和step2中的第一焦点和第二焦点可由连续激光；准连续激光产生。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

第一焦点的作用在于：使焊缝处的两个边缘的氧化层汽化及等离子化，并借助保护气体喷吹的作用，达到清理并清洁焊缝边缘表面的fe2o3氧化层或其他氧化层的效果。第二个焦点设置于偏离焊缝中心线，并且与第一焦点保持一定距离。如此在以第二焦点为主的作用下能够形成小孔效应进而形成一个熔区。并且熔区偏离焊缝中心线，只有熔区边缘参与焊接，这就避免了焊接过程中形成的氧化物卷入熔区形成气孔和夹杂，从而获得良好的焊接结果。即第一焦点主要是清理清洁焊缝功能，第二焦点主要是焊接功能。第一焦点和第二焦点的激光功率分配，第一焦点和第二焦点的直径大小，以及第一焦点和第二焦点之间的距离，以及第一焦点和第二焦点之间的连接直线与焊缝中心线构成的夹角是本发明的关键技术参数。

附图说明

图1为第一焦点、第二焦点的位置关系的结构示意图。

具体实施方式

参照附图对本发明做进一步说明。

一种具有自清洁功能的激光焊接方法，

包括如下步骤：

step1：将一束激光束聚焦在焊缝处形成第一焦点；

step2：利用另一束激光束形成第二焦点；

step3：形成第一焦点和第二焦点的激光束同向移动。如图1所示，所述第一焦点设置于焊缝处，所述第二焦点相对于第一焦点的位置用两个参数标记，所述第二焦点于第一焦点之间的直线距离设置为a，所述0≤a≤6mm，所述第一焦点与第二焦点之间的连接直线相对于焊缝中心线的夹角设置为β，0≤β≤90°。所述第一焦点和第二焦点均为激光束的焊接点。所述第一焦点和第二焦点均为激光的焊接点。第一焦点和第二焦点为同步移动并且沿着焊缝的中心线移动。值得注意的是，为使得本发明能够适应各种焊接条件，本发明可以做进一步优化，调整激光功率的的大小从而改变第一焦点和第二焦点的功率密度，调整焊接速度和保护气体均可得到不同的焊接结果。上述焊接速度的区间为0.1m/分-7m/分，在此范围内可以达到最佳的清理速度，而高于这速度则会造成氧化层清理不完全，而低于这速度影响工作效率。另外保护气体的选择为至少包括氦气、氮气和氩气中的一种或多种，具体情况可按工况调整。值得注意的是，沿着激光束的移动第二焦点始终处于第一焦点的后方或同一条直线。值得注意的是，a的区间设置为设计人员实际工作所得，当a短于0.1mm时，熔区过于靠近，容易让熔区出现杂质，而当a长于6mm时，熔区边缘将无法参与焊接。所述step1和step2中的第一焦点和第二焦点均可由激光脉冲产生，实现激光脉冲与激光束的替换，以适应不同的工况。

本发明采用双激光束。因为可以是两种不同类型的激光器组合，或单独一个激光器的发出一束光，再分成两个焦点。另外两道激光束可聚焦，也可不聚焦。

两道激光束可发生相对摆动。两道激光束可以分别摆动，也可以共同摆动。

优选的，为得到更好的结果，第一焦点与第二焦点的直径均为0.23mm,两者之间的直线距离为0.7mm,与焊缝之间的夹角为35度，这可以为一种参数组合。

工作原理：

第一焦点的作用在于：使焊缝处的两个边缘的氧化层汽化及等离子化，并借助保护气体喷吹的作用，达到清理并清洁焊缝边缘表面的fe2o3氧化层或其他氧化层的效果。第二个焦点设置于偏离焊缝中心线，并且与第一焦点保持一定距离。如此在以第二焦点为主的作用下能够形成小孔效应进而形成一个熔区。并且熔区偏离焊缝中心线，只有熔区边缘参与焊接，这就避免了焊接过程中形成的氧化物卷入熔区形成气孔和夹杂，从而获得良好的焊接结果。即第一焦点主要是清理清洁焊缝功能，第二焦点主要是焊接功能。第一焦点和第二焦点的激光功率分配，第一焦点和第二焦点的直径大小，以及第一焦点和第二焦点之间的距离，以及第一焦点和第二焦点之间的连接直线与焊缝中心线构成的夹角是本发明的关键技术参数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种具有自清洁功能的激光焊接方法，包括如下步骤：Step1：将一束激光束聚焦在焊缝处形成第一焦点；Step2：利用另一束激光束形成第二焦点；Step3：形成第一焦点和第二焦点的激光束同向移动；第一焦点主要是清理清洁焊缝功能，第二焦点主要是焊接功能。第一焦点和第二焦点的激光功率分配，第一焦点和第二焦点的直径大小，以及第一焦点和第二焦点之间的距离，以及第一焦点和第二焦点之间的连接直线与焊缝中心线构成的夹角是本发明的关键技术参数。

技术研发人员：李章;纪江华;李银华;吴让大
受保护的技术使用者：奔腾激光（温州）有限公司
技术研发日：2018.10.30
技术公布日：2019.01.11