CN101249587A - 一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置 - Google Patents

一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101249587A
CN101249587A CN 200810103491 CN200810103491A CN101249587A CN 101249587 A CN101249587 A CN 101249587A CN 200810103491 CN200810103491 CN 200810103491 CN 200810103491 A CN200810103491 A CN 200810103491A CN 101249587 A CN101249587 A CN 101249587A
Authority
CN
China
Prior art keywords
focused beam
lithium alloy
laser
welding
focused
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200810103491
Other languages
English (en)
Inventor
陈铠
黄瑞
肖荣诗
杨武雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN 200810103491 priority Critical patent/CN101249587A/zh
Publication of CN101249587A publication Critical patent/CN101249587A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明属于高功率激光加工技术领域，特别涉及一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置。包括有第一分光反射镜、第二分光反射镜、第一聚焦镜和第二聚焦镜。其中，从激光器发出的主光束通过第一分光反射镜和第二分光反射镜分为第一分光束和第二分光束，第一分光束和第二分光束分别通过第一聚焦镜和第二聚焦镜聚焦为第一聚焦光束和第二聚焦光束，第一聚焦光束和第二聚焦光束作用于工件的表面，第一聚焦光束和第二聚焦光束在工件表面产生的两光斑中心点之间的连线与焊接方向平行。本发明可以不需要任何焊前预处理，简单方便的大幅度减少铝锂合金焊缝中的气孔，节省资源、防止污染并且提高效率。

Description

一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置
技术领域
本发明属于高功率激光加工技术领域，特别涉及一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置。
背景技术
铝锂合金是航空、航天领域常用的轻金属结构材料，这些结构常采用焊接工艺制造，20世纪60年代以来常使用氬弧焊工艺、90年代以来也采用激光焊接工艺。但是，铝锂合金焊缝中的气孔比常规铝合金的更为严重，这主要是由于锂和氧的亲和力很强，使得铝锂合金表面在高温加工成材的过程中很容易形成疏松氧化膜，这层表面氧化膜极易吸附周围环境中的水分，焊接时导致氢原子进入熔池，在焊后冷却过程中导致铝锂合金焊缝中存在严重的氢气孔，使焊缝的强度下降，严重降低了焊接接头质量。目前，公知的减少铝锂合金焊缝气孔的方法主要是在焊前准备时对加工表面进行严格处理，采用的主要方法有真空炉中预除气法、使用机械加工工艺铣削掉氧化膜、或对其表面进行化学铣削即采用碱洗的方法，在NaOH溶液中侵蚀后再用HNO3洗掉反应物。虽然采用这些方法可以控制铝锂合金激光焊接时的气孔产生，但是在大规模工业应用时，大量的铝锂合金焊接会由于这样的焊前准备工作使用大量的人力、花费大量的时间，从而延长结构制造的有效周期，而且大量工业溶剂的使用势必造成很大的二次污染。
发明内容
本发明提供一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置，该装置完全不需要上述焊前预处理过程，就可以达到大幅度减少铝锂合金焊缝气孔的目的。不但减少了铝锂合金焊前处理步骤，减少了不必要的污染和浪费，还可以有效提高其焊缝质量。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置，包括有第一分光反射镜、第二分光反射镜、第一聚焦镜、第二聚焦镜。其中，从激光器发出的主光束通过第一分光反射镜和第二分光反射镜分为第一分光束和第二分光束，第一分光束和第二分光束分别通过第一聚焦镜和第二聚焦镜聚焦为第一聚焦光束和第二聚焦光束，第一聚焦光束和第二聚焦光束作用于工件的表面，第一聚焦光束和第二聚焦光束在工件表面产生的两光斑中心点之间的连线与焊接方向平行。
所述的工件表面的两个光斑中心点之间的距离大于0且小于等于10mm。
所述的第一聚焦光束8和第二聚焦光束9之间的夹角为22°～30°。
所述的第一聚焦光束8和第二聚焦光束9的光功率比例为：第一聚焦光束8的光功率比例调节范围为大于0且小于等于70％，第二聚焦光束9的光功率比例调节范围为大于等于30且小于100％。
本发明的原理：通过分光装置把一束激光分成可以调节角度的两束激光，两束激光的功率分配如上述可以相同，也可以不同。并分别通过聚焦镜聚焦。当用于减少1420铝锂合金激光焊接气孔时，两焦点连线平行于焊接方向，前一束光通过调节离焦量来增大光斑面积降低焦斑密度，后一束光的焦点作用在前一束光同一表面上。前一束光用来重熔工件表面，后一束光用来焊接工件。表面氧化膜在前一束光的辐照下燃烧和气化，而重熔时熔深极浅，重熔层中基本不存在氧化膜造成的气孔；后一束光在焊接时便处于已没有氧化膜的重熔表面状态，这样就可以极大地减少焊缝中由氧化膜的影响形成的氢气孔，达到大幅度减少气孔、提高焊缝质量的目的。同时，由于后一束光是辐照在前一束光形成的液态熔池表面，因此提高了液体金属对激光的吸收，从而有效地提高了激光的利用效率。
本发明的有益效果是：可以不需要任何焊前预处理，简单方便的大幅度减少铝锂合金焊缝中的气孔，节省资源、防止污染并且提高效率。
附图说明
图1是本发明的光路原理图
图2是两束激光聚焦后的角度形成光路原理图
图3是工件表面加工示意图
图中：1、主光束，2、第一分光反射镜，3、第二分光反射镜，4、第一分光束，5、第二分光束，6、L1位置第一聚焦镜，6’、L2位置第一聚焦镜，7、第二聚焦镜，8、第一聚焦光束，9、第二聚焦光束，10、工件，11、第三聚焦光束，12、焊缝。
具体实施方式
下面结合附图1～3对本发明作进一步说明。
本实施例将从一个激光源产生的一束激光分为两束激光，然后，采用两个独立的焊接头将分光后的两束激光分别聚焦，并汇聚于工件的同一个表面进行同步施焊。本实施例中焊接所需的两束激光是由一台CO2激光器产生的一束激光通过分光的方式获得。
如图1～图3所示，本实施例包括有第一分光反射镜2、第二分光反射镜3、第一聚焦镜和第二聚焦镜7。激光器发出的主光束1通过第一分光反射镜2和第二分光反射镜3分为左右两个光束，即第一分光束4和第二分光束5。第一分光束4和第二分光束5通过左右两个聚焦镜(第一聚焦镜6和第二聚焦镜7)分别聚焦，聚焦后的光束，即第一聚焦光束8和第二聚焦光束9作用于工件10表面的同一个水平位置，两个聚焦光束在工件表面形成的两个光斑中心点之间的距离为0.5-1.5mm。
第一聚焦光束8和第二聚焦光束9之间的角度为22°或30°。设置第一分光束4的传输路径长分别为L1和L2，当第一聚焦镜6位于路径L1位置时，第一聚焦光束8和第二聚焦光束9之间的夹角为22°；当第一聚焦镜6’位于路径L2位置时，第三聚焦光束11和第二聚焦光束9之间的夹角为30°。
本实施例中的第一分光反射镜2相对于主光束1的径向可以左右移动，可以精确调整左右两个光束(第一聚焦光束8和第二聚焦光束9)的光功率比例，其中第一聚焦光束8的光功率比例调节范围为大于0且小于等于70％，第二聚焦光束9的光功率比例调节范围为大于等于30且小于100％。
为了达到去除氧化膜、减少焊前预处理的目的，在激光焊接时，采用两束光斑的中心连线平行于焊接方向的方法。第二聚焦束光9作用在工件10表面上达到重熔表面消除氧化膜的目的，第一聚焦束光8与第二聚焦束光9的光斑中心点保持0.5～1.5mm的距离聚焦在工件表面上达到焊接的目的，形成焊缝12。
典型的铝锂合金对接焊工艺参数为：板厚1.9mm，扩散冷却(slab)CO2激光器，激光功率3500W，两束光夹角22°，两束光功率分配相同，两焦点距离0.5～1.5mm，第二聚焦光束9离焦量+20mm，第一聚焦光束8离焦量0mm，焊接速度2m/min。

Claims (4)

1. 一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置，其特征在于：包括有第一分光反射镜(2)、第二分光反射镜(3)、第一聚焦镜和第二聚焦镜(7)；其中，从激光器发出的主光束(1)通过第一分光反射镜(2)和第二分光反射镜(3)分为第一分光束(4)和第二分光束(5)，第一分光束(4)和第二分光束(5)分别通过第一聚焦镜(6)和第二聚焦镜(7)聚焦为第一聚焦光束(8)和第二聚焦光束(9)，第一聚焦光束(8)和第二聚焦光束(9)作用于工件(10)的表面，第一聚焦光束(8)和第二聚焦光束(9)在工件(10)表面产生的两光斑中心点之间的连线与焊接方向平行。
2. 根据权利要求1所述的一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置，其特征在于：所述的工件(10)表面的两个光斑中心点之间的距离大于0且小于等于10mm。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置，其特征在于：所述的第一聚焦光束(8)和第二聚焦光束(9)之间的夹角为22°～30°。
4. 根据权利要求1或权利要求2所述的一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置，其特征在于：所述的第一聚焦光束(8)和第二聚焦光束(9)的光功率比例为：第一聚焦光束(8)的光功率比例为大于0且小于等于70％，第二聚焦光束(9)的光功率比例为大于等于30且小于100％。
CN 200810103491 2008-04-07 2008-04-07 一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置 Pending CN101249587A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200810103491 CN101249587A (zh) 2008-04-07 2008-04-07 一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200810103491 CN101249587A (zh) 2008-04-07 2008-04-07 一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101249587A true CN101249587A (zh) 2008-08-27

Family

ID=39953276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200810103491 Pending CN101249587A (zh) 2008-04-07 2008-04-07 一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101249587A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102500922A (zh) * 2011-11-15 2012-06-20 华南师范大学 一种用于轻质合金熔接的方法与多光路系统
CN102922136A (zh) * 2012-11-20 2013-02-13 哈尔滨工业大学 K型接头的双光束激光焊接方法
CN105382417A (zh) * 2015-12-02 2016-03-09 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 铝锂合金薄板t型接头异种模式激光焊接的方法
CN105537774A (zh) * 2016-02-27 2016-05-04 北京工业大学 一种基于飞秒激光刻蚀的氧化膜去除方法
CN106583726A (zh) * 2017-01-24 2017-04-26 苏州大学 激光多光束熔覆装置
CN109202062A (zh) * 2018-10-30 2019-01-15 长沙新材料产业研究院有限公司 一种用于增材制造的Al-Mg-Li-Sc-Zr铝合金粉末及其制备方法
CN111266730A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 富泰华工业（深圳）有限公司 焊接装置
CN113414491A (zh) * 2021-07-16 2021-09-21 跃科智能制造(无锡)有限公司 一种发卡电机定子铜线视觉识别方法及焊接工艺
CN113681150A (zh) * 2021-08-26 2021-11-23 浙江华电器材检测研究所有限公司 一种多光束激光焊接纳米改性铝合金的方法及其装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102500922A (zh) * 2011-11-15 2012-06-20 华南师范大学 一种用于轻质合金熔接的方法与多光路系统
CN102922136A (zh) * 2012-11-20 2013-02-13 哈尔滨工业大学 K型接头的双光束激光焊接方法
CN105382417A (zh) * 2015-12-02 2016-03-09 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 铝锂合金薄板t型接头异种模式激光焊接的方法
CN105537774A (zh) * 2016-02-27 2016-05-04 北京工业大学 一种基于飞秒激光刻蚀的氧化膜去除方法
CN106583726A (zh) * 2017-01-24 2017-04-26 苏州大学 激光多光束熔覆装置
CN106583726B (zh) * 2017-01-24 2018-10-16 苏州大学 激光多光束熔覆装置
CN109202062A (zh) * 2018-10-30 2019-01-15 长沙新材料产业研究院有限公司 一种用于增材制造的Al-Mg-Li-Sc-Zr铝合金粉末及其制备方法
CN111266730A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 富泰华工业（深圳）有限公司 焊接装置
CN111266730B (zh) * 2018-12-04 2022-04-12 富泰华工业（深圳）有限公司 焊接装置
CN113414491A (zh) * 2021-07-16 2021-09-21 跃科智能制造(无锡)有限公司 一种发卡电机定子铜线视觉识别方法及焊接工艺
CN113681150A (zh) * 2021-08-26 2021-11-23 浙江华电器材检测研究所有限公司 一种多光束激光焊接纳米改性铝合金的方法及其装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101249587A (zh) 一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置
CN110539078B (zh) 一种5a06/zl114a异种铝合金件对接激光摆动焊接方法
CN112518109B (zh) 应用于异种金属复合热源焊接的高频激光脉冲方法
CN105414733A (zh) 电子束焊接异种体系铝合金的方法
CN104985327A (zh) 一种双焦点激光与InFocus电弧复合焊接方法
CN105397337A (zh) 一种利用吸波涂层对钛合金焊缝进行激光修饰焊的方法
CN103831533A (zh) 钛合金激光－mig复合焊接方法
CN204524549U (zh) 一种双焦点复合激光焊接加工头
EP2631030A1 (en) Laser cutting method
CN201172149Y (zh) 一种减少1420铝锂合金激光焊接气孔的装置
CN105127595A (zh) 厚板激光-双面电弧复合焊接方法
CN103464909A (zh) 激光-高频复合焊接装置及其焊接方法
CN109048059A (zh) 一种薄板激光扫描填丝焊接方法
CN103433630A (zh) 一种脉动送丝激光-电弧复合点焊方法
CN105215552A (zh) 一种不锈钢焊接工艺
CN113385814A (zh) 多层极耳的激光焊接方法、激光焊接装置及锂电池
WO2012050098A1 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
CN103358024A (zh) 一种金属面板部件激光点焊方法
CN106181031B (zh) 一种铝合金激光焊接方法
CN114633022A (zh) 一种紫铜材料双光束复合激光焊接装置及方法
CN105057890A (zh) 汽车车身的激光-mig复合焊接工艺
CN105171242A (zh) 一种激光-InFocus电弧双面对称复合焊接方法
CN107649784A (zh) 用于动力电池焊接的双光束激光焊接设备及方法
CN111604593A (zh) 一种激光镜像焊接方法
CN114905151B (zh) 一种2219铝合金薄板电磁辅助激光热导焊方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080827