CN103624405A - 双介质激光焊接装置及双介质激光焊接方法 - Google Patents

双介质激光焊接装置及双介质激光焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双介质激光焊接装置及双介质激光焊接方法，双介质激光焊接装置用于将第一工件和第二工件焊接在一起，第一工件的熔点大于第二工件的熔点，第一工件具有第一焊接区，第二工件具有第二焊接区，双介质激光焊接装置包括控制单元、激光发射单元及驱动单元，激光发射单元与控制单元连接以将激光发射至第一工件和第二工件，驱动单元与控制单元和激光发射单元连接，驱动激光发射单元移动以使激光在第一焊接区和第二焊接区之间移动，且激光在第一焊接区内的移动速率小于在第二焊接区内的移动速率。由于该双介质激光焊接装置和双介质激光焊接方法仅使用一束激光即可实现熔点不同的双介质材料的焊接，因此成本较低。

Description

双介质激光焊接装置及双介质激光焊接方法
技术领域
本发明涉及激光焊接领域，具体涉及一种双介质激光焊接装置及双介质激光焊接方法。
背景技术
近年来，激光已被广泛应用于制造业，特别是焊接、切割和表面处理等领域。由于精度高、速率快，且工件上的热应变较小，因此激光焊接技术在焊接领域具有越来越重要的地位。现有技术中，在将两种熔点不同的材料（例如陶瓷与金属）焊接到一起时，一般采用两种功率不同的激光，分别施加在不同的材料上，以将两种材料均熔化，从而焊接到一起。但是，由于采用了两种功率不同的激光，因此激光焊接设备的成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种成本较低的双介质激光焊接装置和双介质激光焊接方法。
本发明一方面提供一种双介质激光焊接装置，用于将第一工件和第二工件焊接在一起，所述第一工件的熔点大于第二工件的熔点，所述第一工件具有第一焊接区，所述第二工件具有与所述第一焊接区相邻的第二焊接区，所述双介质激光焊接装置包括控制单元、激光发射单元及驱动单元，所述激光发射单元与所述控制单元连接以将激光发射至第一工件和第二工件，所述驱动单元与所述控制单元和激光发射单元连接，所述驱动单元驱动所述激光发射单元移动以使激光发射单元发射的激光在第一焊接区和第二焊接区之间移动，且激光在第一焊接区内的移动速率小于在第二焊接区内的移动速率。
优选地，所述驱动单元驱动所述激光发射单元移动，以使所述激光在第一焊接区和第二焊接区内沿“Z”字形路径移动且沿第一焊接区和第二焊接区的界面的延伸方向前进。
优选地，所述激光发射单元包括激光器及与激光器球铰接的支撑座，所述驱动单元与所述激光器连接以驱动所述激光器绕所述支撑座转动。
优选地，所述双介质激光焊接装置还包括功率调节单元，所述功率调节单元与所述控制单元和激光发射单元连接，所述功率调节单元调节所述激光发射单元发射激光的功率以使激光在第一焊接区的功率大于在第二焊接区的功率。
本发明另一方面还提供一种双介质激光焊接方法，用于将第一工件和第二工件焊接在一起，所述第一工件的熔点大于第二工件的熔点，所述第一工件具有第一焊接区，所述第二工件具有与所述第一焊接区相邻的第二焊接区。所述双介质激光焊接方法包括如下步骤：
向所述第一焊接区或第二焊接区发射激光；
使所述激光在所述第一焊接区和第二焊接区之间移动，且激光在第一焊接区内的移动速率小于在第二焊接区内的移动速率。
优选地，使所述激光在第一焊接区和第二焊接区内沿“Z”字形路径移动且沿第一焊接区和第二焊接区的界面的延伸方向前进。
优选地，在使所述激光移动的同时调节所述激光的功率以使激光在第一焊接区的功率大于在第二焊接区的功率。
本发明所提供的双介质激光焊接装置和双介质激光焊接方法，通过使一束激光在第一焊接区和第二焊接区之间移动，且使激光在第一焊接区内的移动速率小于在第二焊接区内的移动速率，从而可以使第一焊接区和第二焊接区差不多同时熔化，从而能够较好地焊接在一起。由于该双介质激光焊接装置和双介质激光焊接方法仅使用一束激光即可实现熔点不同的双介质材料的焊接，因此成本较低。
附图说明
图1是本发明实施例的双介质激光焊接装置的结构示意图。
图2是本发明实施例的双介质激光焊接装置中激光发射单元与驱动单元的连接关系示意图。
图3是本发明一实施例在焊接时激光的移动路径示意图。
图4是本发明另一实施例在焊接时激光的移动路径示意图。
图5是在焊接时激光的移动速率变化示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考请参考图1，本发明实施例提供一种双介质激光焊接装置10，其包括控制单元11、激光发射单元12及驱动单元13。
激光发射单元12与控制单元11连接以将激光发射至焊接工件20。具体来说，焊接开始时，控制单元11向激光发射单元12发出控制信号，激光发射单元12向焊接工件20发射激光。请参考图3和图4，焊接工件20包括第一工件21和第二工件22。第一工件21的熔点大于第二工件22的熔点。第一工件21具有第一焊接区211，第二工件22具有与第一焊接区211相邻的第二焊接区221。第一工件21可以由陶瓷材料制成，第二工件22可以由金属材料例如钢制成。
请参考图3至图5，驱动单元13与控制单元11和激光发射单元12连接。具体来说，驱动单元13可以具有驱动部件如电机和传动部件如齿轮齿条等。焊接过程中，驱动单元13驱动激光发射单元12移动，以使激光发射单元12发射的激光在第一焊接区211和第二焊接区221之间移动，且激光在第一焊接区211内的移动速率小于在第二焊接区221内的移动速率。请参考图5，激光在第一焊接区211内以第一速率匀速移动，在第二焊接区221内以大于第一速率的第二速率匀速移动。由于第一速率小于第二速率，因此激光可以是第一焊接区211和第二焊接区221差不多同时熔化，从而能够较好地焊接在一起。
请参考图3，在一优选实施例中，在焊接过程中，驱动单元13驱动激光发射单元12移动，以使激光在第一焊接区211和第二焊接区221内沿“Z”字形路径移动且沿第一焊接区211和第二焊接区221的界面的延伸方向前进。如图3所示，激光从第一焊接区211的内边缘出发，横向穿过第一焊接区211和第二焊接区221，到达第二焊接区221的内边缘，然后再斜向返回。如此往复，直至激光路径沿第一焊接区211和第二焊接区221的界面的延伸方向（在图3中为向下）覆盖整个第一焊接区211和第二焊接区221。图4示出了激光移动路径的另一实施例，在该实施例中，激光每次穿过第一焊接区211和第二焊接区221的界面时，其移动路径均与第一焊接区211和第二焊接区221的界面的延伸方向形成锐角，如此路径可以使焊接速率较快。
请参考图2，在一优选实施例中，激光发射单元12包括激光器121及与激光器121球铰接的支撑座122，驱动单元13与激光器121连接以驱动激光器121绕支撑座122转动。通过驱动激光器121绕支撑座122转动来实现第一焊接区211和第二焊接区221内移动。在其他实施例中，驱动单元13也可以驱动激光发射单元12平移来实现激光的移动。
在一优选实施例中，该双介质激光焊接装置还包括功率调节单元14，功率调节单元14与控制单元11和激光发射单元12连接以调节激光发射单元12发射激光的功率。在焊接过程中，功率调节单元14调节激光发射单元12发射激光的功率以使激光在第一焊接区211的功率大于在第二焊接区221的功率。通过如此设置，可以更好地控制第一焊接区211和第二焊接区221差不多同时熔化。
本发明实施例还提供一种双介质激光焊接方法，用于将第一工件21和第二工件22焊接在一起，第一工件21的熔点大于第二工件22的熔点，第一工件21具有第一焊接区211，第二工件22具有与第一焊接区211相邻的第二焊接区22。该双介质激光焊接方法包括如下步骤：
向第一焊接区211或第二焊接区221发射激光；
然后使激光在第一焊接区211和第二焊接区221之间移动，且激光在第一焊接区211内的移动速率小于在第二焊接区221内的移动速率。
激光一开始可以射在第一焊接区211，也可以射在第二焊接区221。图5所示的实施例中，激光一开始是射在第一焊接区211中。
在一优选实施例中，使激光在第一焊接区211和第二焊接区221内沿“Z”字形路径移动且沿第一焊接区211和第二焊接区221的界面的延伸方向前进。请参考图3，在一优选实施例中，激光从第一焊接区211的内边缘出发，横向穿过第一焊接区211和第二焊接区221，到达第二焊接区221的内边缘，然后再斜向返回。如此往复，直至激光路径沿第一焊接区211和第二焊接区221的界面的延伸方向（在图3中为向下）覆盖整个第一焊接区211和第二焊接区221。图4示出了激光移动路径的另一实施例，在该实施例中，激光每次穿过第一焊接区211和第二焊接区221的界面时，其移动路径均与第一焊接区211和第二焊接区221的界面的延伸方向形成锐角，如此路径可以使焊接速率较快。
在一优选实施例中，在使激光移动的同时调节激光的功率以使激光在第一焊接区211的功率大于在第二焊接区221的功率。通过如此设置，可以更好地控制第一焊接区211和第二焊接区221差不多同时熔化。
本发明实施例所提供的双介质激光焊接装置和双介质激光焊接方法，通过使一束激光在第一焊接区和第二焊接区之间移动，且使激光在第一焊接区内的移动速率小于在第二焊接区内的移动速率，从而可以使第一焊接区和第二焊接区差不多同时熔化，从而能够较好地焊接在一起。由于该双介质激光焊接装置和双介质激光焊接方法仅使用一束激光即可实现熔点不同的双介质材料的焊接，因此成本较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双介质激光焊接装置，用于将第一工件和第二工件焊接在一起，所述第一工件的熔点大于第二工件的熔点，所述第一工件具有第一焊接区，所述第二工件具有与所述第一焊接区相邻的第二焊接区，其特征在于，所述双介质激光焊接装置包括控制单元、激光发射单元及驱动单元，所述激光发射单元与所述控制单元连接以将激光发射至第一工件和第二工件，所述驱动单元与所述控制单元和激光发射单元连接，所述驱动单元驱动所述激光发射单元移动以使激光发射单元发射的激光在第一焊接区和第二焊接区之间移动，且激光在第一焊接区内的移动速率小于在第二焊接区内的移动速率。
2.根据权利要求1所述的双介质激光焊接装置，其特征在于，所述驱动单元驱动所述激光发射单元移动，以使所述激光在第一焊接区和第二焊接区内沿“Z”字形路径移动且沿第一焊接区和第二焊接区的界面的延伸方向前进。
3.根据权利要求1或2所述的双介质激光焊接装置，其特征在于，所述激光发射单元包括激光器及与激光器球铰接的支撑座，所述驱动单元与所述激光器连接以驱动所述激光器绕所述支撑座转动。
4.根据权利要求1至3任一项所述的双介质激光焊接装置，其特征在于，还包括功率调节单元，所述功率调节单元与所述控制单元和激光发射单元连接，所述功率调节单元调节所述激光发射单元发射激光的功率以使激光在第一焊接区的功率大于在第二焊接区的功率。
5.一种双介质激光焊接方法，用于将第一工件和第二工件焊接在一起，所述第一工件的熔点大于第二工件的熔点，所述第一工件具有第一焊接区，所述第二工件具有与所述第一焊接区相邻的第二焊接区，其特征在于，所述双介质激光焊接方法包括如下步骤：
向所述第一焊接区或第二焊接区发射激光；
使所述激光在所述第一焊接区和第二焊接区之间移动，且激光在第一焊接区内的移动速率小于在第二焊接区内的移动速率。
6.根据权利要求5所述的双介质激光焊接方法，其特征在于，使所述激光在第一焊接区和第二焊接区内沿“Z”字形路径移动且沿第一焊接区和第二焊接区的界面的延伸方向前进。
7.根据权利要求5或6所述的双介质激光焊接方法，其特征在于，在使所述激光移动的同时调节所述激光的功率以使激光在第一焊接区的功率大于在第二焊接区的功率。
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