激光叠焊装置及方法与流程

1.本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种激光叠焊装置及方法。


背景技术：

2.激光焊具备强度高、变形小、应力低的优点。板材在焊接过程中，会采用激光叠焊方式，而在激光叠焊过程中，因为板材存在组装间隙，如此会造成熔深不足甚至虚焊等问题，影响板材连接强度。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种激光叠焊装置，用以解决现有技术中激光叠焊容易出现熔深不足甚至虚焊的技术问题。
4.本发明实施例提供一种激光叠焊装置，包括：检测组件，用于实时获取叠放的待焊接板之间的组装间隙；
5.焊接热源，设于待焊接板的一侧；
6.控制器，与所述检测组件和所述焊接热源分别连接，用于根据所述组装间隙实时调整所述焊接热源的焊接参数并实施焊接。
7.根据本发明一个实施例的激光叠焊装置，所述检测组件包括第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和所述第二检测单元设于所述待焊接板的相对两侧；
8.所述第一检测单元适于获取叠放的所述待焊接板朝向所述第一检测单元的一端面至所述第一检测单元之间的距离，所述第二检测单元适于获取叠放的所述待焊接板朝向所述第二检测单元的一端面至所述第二检测单元之间的距离。
9.根据本发明一个实施例的激光叠焊装置，所述第一检测单元和所述第二检测单元均为激光测距仪。
10.根据本发明一个实施例的激光叠焊装置，沿所述待焊接板的焊接方向，所述检测组件设于所述焊接热源的上游。
11.根据本发明一个实施例的激光叠焊装置，所述焊接参数包括：激光脉冲的能量、激光光斑聚焦直径、离焦量及激光脉冲的频率。
12.根据本发明一个实施例的激光叠焊装置，还包括报警模组，与所述控制器相连接，所述报警模组用于接收所述检测组件发出的所述组装间隙的数值信息，并在所述组装间隙超过阈值状态下，向所述焊接热源传输停止焊接的信号。
13.本发明实施例还提供一种激光叠焊方法，采用上述的激光叠焊装置，包括：
14.实时获取叠放的待焊接板之间的组装间隙；
15.根据所述组装间隙实时调整焊接参数并实施焊接。
16.根据本发明一个实施例的激光叠焊方法，所述获取叠放的待焊接板之间的组装间隙包括：
17.通过实时检测位于所述待焊接板两侧的第一检测单元和第二检测单元距所述待
焊接板之间的间距，并与初始值比对计算，得出所述组装间隙。
18.根据本发明一个实施例的激光叠焊方法，所述初始值包括：
19.叠放的所述待焊接板在紧密贴合状态下，所述第一检测单元和所述第二检测单元分别距所述待焊接板的距离值。
20.根据本发明一个实施例的激光叠焊方法，还包括：
21.判断所述组装间隙是否超过阈值，若超过阈值则停止对叠放的所述待焊接板释放激光束。
22.本发明实施例提供的激光叠焊装置，通过检测组件实时获取待焊接板之间的组装间隙，如此通过焊接热源再对其进行焊接，可以在组装间隙变大或者变小时对焊接热源的焊接参数对应调整，如此达到减小变形甚至无痕外观的效果。
23.本实施例提供的激光焊接方法，采用上述的激光叠焊装置，通过实时获取待焊接板之间的组装间隙，根据组装间隙实时调整焊接参数并实施焊接，如此达到减小变形甚至无痕外观的效果。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例的激光叠焊装置的结构示意图；
26.图2为图1所示的激光叠焊装置中待焊接板紧密排布状态下第一检测单元和第二检测单元的检测示意图；
27.图3为本发明实施例的激光叠焊方法的流程图；
28.附图标记：
29.10、检测组件；110、第一检测单元；120、第二检测单元；
30.20、焊接热源；
31.30、待焊接板；
32.40、控制器；
33.50、报警模组。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
37.下面结合图1和图2，本发明实施例提出保护一种激光叠焊装置，包括检测组件10、焊接热源20和控制器40，检测组件10用于实时获取叠放的待焊接板30之间的组装间隙。焊接热源20设于待焊接板30的一侧，控制器40分别与检测组件10和焊接热源20分别连接，控制器40用于根据组装间隙实时调整焊接热源20的焊接参数并实施焊接。
38.需要说明的是，对于叠放的待焊接板30，待焊接板30因为自身在加工过程中的加工误差，或者待焊接板30自身表面残留的一些加工凸起、凹陷等加工误差，使得两块待焊接板30在进行叠放时不同的位置会产生组装间隙，该间隙与上述的组装间隙相对应，也即两块待焊接板30在叠放时无法避免产生组装间隙。
39.此处以第一板材310和第二板材320进行举例，第一板材310和第二板材320均为待焊接板30，第一板材310在第二板材320上方，焊接热源20经第一板材310延伸至至第二板材320，进而对第一板材310和第二板材320进行焊接。为了保证连接强度，一般使得焊接热源20至少延伸至第二板材320内部，优选使得焊接热源20焊接的最低线位于第二板材320中部位置，如此在保证第一板材310和第二板材320表面平整度的同时，焊缝的质量更好。
40.沿焊接方向，第一板材310和第二板材320之间的组装间隙是不确定的，所以可以先采用检测组件10对组装间隙进行检测，然后再根据组装间隙的变化去调整焊接热源20的参数。例如当组装间隙过大时，需要增加焊缝熔深，而当组装间隙变小时，减小焊缝熔深，进而满足待焊接板30的熔深要求。
41.在本发明的一些实施例中，检测组件10包括第一检测单元110和第二检测单元120，第一检测单元110和第二检测单元120设于待焊接板30的相对两侧；第一检测单元110适于获取叠放的待焊接板30朝向第一检测单元110的一端面至第一检测单元110之间的距离，第二检测单元120适于获取叠放的待焊接板30朝向第二检测单元120的一端面至第二检测单元120之间的距离。
42.请继续参照图1和图2，对于叠放的第一板材310和第二板材320，可以将第一检测单元110和第二检测单元120设于固定的位置。第一板材310和第二板材320有一定的厚度值。如此可以得出在初始状态下，具体请参照图2，第一板材310朝向第一检测单元110的一端面至第一检测单元110之间的距离l1。同理也可以得出第二板材320朝向第二检测单元120之间的距离l2。并将l1和l2的数值之和作为初始值。随着焊接的进行，第一检测单元110和第二检测单元120沿待检测板的长度方向上移动。实时得出的组装间隙的数据包括：第一板材310朝向第一检测单元110的一端面距第一检测单元110的距离l3，以及第二板材320朝向第二检测单元120的一端面距第二检测单元120的距离l4，l3和l4的数值之和作为实时检测值。通过初始值减去实时检测值便可以得出当前位置第一板材310和第二板材320之间的组装间隙，然后将该组装间隙发送至控制器40，控制器40接收组装间隙的信号并调整焊接热源20的焊接参数，如此可以根据待检测板的组装间隙的变化实现焊接参数的自适应调
整，消除组装间隙造成的熔深不足或者虚焊的问题，提高焊接热源20的焊接质量。
43.在本发明的一些实施例中，第一检测单元110和第二检测单元120均为激光测距仪。也即通过激光测距仪实时检测第一检测单元110至第一板材310朝向第一检测单元110一端面的距离以及第二检测单元120至第二板材320朝向第二检测单元120一端面的距离。如此便可以实时获取第一板材310与第二板材320之间的实时组装间隙。
44.为便于焊接热源20接收实时变化的组装间隙然后调整焊接参数，在本发明的一些实施例中，沿待焊接板30的焊接方向，检测组件10设于焊接热源20的上游。通过检测组件10对待焊接板30之间的组装间隙进行检测时，检测组件10会将检测的数值实时发送至控制器40，然后控制器40会根据接收的组装间隙的数值然后将调整好的焊接参数发送至焊接热源20。如此可以定义从检测组件10检测组装间隙至焊接热源20接收到组装间隙的时间为t1，而焊接热源20在t1的时间可以沿待焊接板30的长度方向移动的距离为l1。当使得检测组件10与焊接热源20的距离为h1，便可以保证调节焊接参数后的激光热源焊接的位置与检测组件10检测的位置相对应。
45.在本发明的一些实施例中，焊接参数包括但不限于焊接热源20的激光脉冲的能量、激光光斑聚焦直径、激光脉冲的频率。激光脉冲的能量指单个激光脉冲最大输出的能量，对应激光测距仪的最大输出能量。激光光斑聚焦直径，与激光的功率密度和加工范围有关。激光脉冲的频率指激光在每秒能打出多少个脉冲的能力，频率越高，则能量越小，因此，在保证激光的能量足够融化金属的情况下，考虑加工的速度，才能定出激光的输出频率。根据不同的组装间隙对焊接参数进行调整，如此可以提高焊缝质量，始终保持一定的焊缝熔深。
46.进一步地，还包括报警模组50，与控制器40相连接，该报警模组50用于接收检测组件10发出的组装间隙的数值信息，并在组装间隙超过阈值状态下，向焊接热源20传输停止焊接的信号。需要说明的是，报警模组50可以为外接控制器40的报警器，也可以集成于控制器40，在此不做限定。当组装间隙过大时可以采用激光填丝焊进行焊接，在此不做过多赘述。或者也可以进一步检测待焊接板是否符合焊接要求，如果组装间隙超过阈值，则可以判定该待焊接板30为非合格板材，以对待焊接板30实现筛选。
47.请参照图3，本发明实施例还提供一种激光叠焊方法，采用上述的激光叠焊装置，该方法包括：
48.s110、实时获取叠放的待焊接板之间的组装间隙。
49.具体地，通过实时检测位于待焊接板两侧的第一检测单元和第二检测单元距待焊接板之间的间距，并与初始值比对计算，得出组装间隙。
50.对于上述的初始值，初始值包括：叠放的待焊接板在紧密贴合状态下，第一检测单元和第二检测单元分别距待焊接板的距离值。
51.需要说明的是，对于叠放的待焊接板，待焊接板因为自身在加工过程中的加工误差，或者待焊接板自身表面残留的一些加工凸起、凹陷等加工误差，使得两块待焊接板在进行叠放时不同的位置会产生一些不确定的间隙，该间隙与上述的组装间隙相对应，也即两块待焊接板在叠放时无法避免产生组装间隙。
52.此处以第一板材和第二板材进行举例，第一板材和第二板材均为待焊接板，第一板材在第二板材上方，焊接热源经第一板材深入至第二板材，进而使得第一板材和第二板
材进行焊接。为了保证连接强度，一般使得焊接热源至少深入至第二板材内部，优选使得焊接热源焊接的最低线位于第二板材中部位置，如此在保证第一板材和第二板材表面平整度的同时，焊缝的质量更好。
53.沿焊接方向，第一板材和第二板材之间的组装间隙是不确定的，所以可以先采用检测组件对组装间隙进行检测，然后再根据组装间隙的变化去调整焊接热源的参数。例如当组装间隙过大时，需要增加焊缝熔深，而当组装间隙变小时，减小焊缝熔深，进而满足待焊接板的熔深要求。
54.在本发明的一些实施例中，检测组件包括第一检测单元和第二检测单元，第一检测单元和第二检测单元设于待焊接板的相对两侧；第一检测单元适于获取叠放的待焊接板朝向第一检测单元的一端面至第一检测单元之间的距离，第二检测单元适于获取叠放的待焊接板朝向第二检测单元的一端面至第二检测单元之间的距离。
55.对于叠放的第一板材和第二板材，可以将第一检测单元和第二检测单元设于固定的位置。第一板材和第二板材有一定的厚度值。如此可以得出在初始状态下，第一板材朝向第一检测单元的一端面至第一检测单元之间的距离l1。同理也可以得出第二板材朝向第二检测单元之间的距离l2。并将l1和l2的数值之和作为初始值。随着焊接的进行，第一检测单元和第二检测单元沿待检测板的长度方向上移动。实时得出的数据包括：第一板材朝向第一检测单元的一端面距第一检测单元的距离l3，以及第二板材朝向第二检测单元的一端面距第二检测单元的距离l4，l3和l4的数值之和作为实时检测值。通过初始值减去实时检测值便可以得出当前位置第一板材和第二板材之间的组装间隙，然后将该组装间隙发送至控制器，控制器接收组装间隙的信号并调整焊接热源的焊接参数，如此可以根据待检测板的组装间隙的变化实现焊接参数的自适应调整，消除组装间隙造成的熔深不足或者虚焊的问题，提高焊接热源的焊接质量。
56.在本发明的一些实施例中，第一检测单元和第二检测单元均为激光测距仪。也即通过激光测距仪实时检测第一检测单元至第一板材朝向第一检测单元一端面的距离以及第二检测单元至第二板材朝向第二检测单元一端面的距离。如此便可以实时获取第一板材与第二板材之间的实时组装间隙。
57.为便于焊接热源接收实时变化的组装间隙然后调整焊接参数，在本发明的一些实施例中，沿待焊接板的焊接方向，检测组件设于焊接热源的上游。通过检测组件对待焊接板之间的组装间隙进行检测时，检测组件会将检测的数值实时发送至控制器，然后控制器会根据接收的组装间隙的数值然后将调整好的焊接参数发送至焊接热源。如此可以定义从检测组件检测组装间隙至焊接热源接收到组装间隙的时间为t1，而焊接热源在t1的时间可以沿待焊接板的长度方向移动的距离为h1，使得检测组件与焊接热源的距离为l1。进而便可以保证调节焊接参数后的激光热源焊接的位置与检测组件检测的位置相对应。
58.s120、根据组装间隙实时调整焊接参数并实施焊接。
59.在本发明的一些实施例中，焊接参数包括但不限于焊接热源的激光脉冲的能量、激光光斑聚焦直径、激光脉冲的频率。激光脉冲的能量指单个激光脉冲最大输出的能量，对应激光测距仪的最大输出能量。激光光斑聚焦直径，与激光的功率密度和加工范围有关。激光脉冲的频率指激光在每秒能打出多少个脉冲的能力，频率越高，则能量越小，因此，在保证激光的能量足够融化金属的情况下，考虑加工的速度，才能定出激光的输出频率。当第一
板材和第二板材的间隙未达到预定值时，可以增大离焦量，保证焊缝质量。
60.还包括：判断组装间隙是否超过阈值，若超过阈值则停止对叠放的待焊接板释放激光束。在本发明的一些实施例中，设置有报警模组，报警模组与控制器相连接，该报警模组用于接收检测组件发出的组装间隙的数值信息，并在组装间隙超过阈值状态下，向焊接热源传输停止焊接的信号。需要说明的是，报警模组可以为外接控制器的报警器，也可以集成于控制器，在此不做限定。需要说明的是，报警模组可以为外接控制器的报警器，也可以集成于控制器，在此不做限定。当组装间隙过大时可以采用激光填丝焊进行焊接，在此不做过多赘述。或者也可以进一步检测待焊接板是否符合焊接要求，如果组装间隙超过阈值，则可以判定该待焊接板为非合格板材，以对待焊接板实现筛选。
61.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
63.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。