CN105537768B - 一种磁场辅助激光焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁场辅助激光焊接装置及方法，属于激光焊接技术领域，所述磁场辅助激光焊接装置包括激光器、激光输出头、脉冲磁场电源及磁场发生器，所述激光器与所述激光输出头耦合，所述脉冲磁场电源与所述磁场发生器耦合，激光输出头用于将激光器发出的激光光束聚焦到工件的焊接面，磁场发生器用于在脉冲磁场电源的激励下产生控制激光焊接过程中产生的等离子体分布以及焊接熔池流动的脉冲磁场。本发明提供的磁场辅助激光焊接装置可以有效地控制激光传输通道中等离子体密度分布，提高激光束和工件材料的能量耦合效率；且通过磁场对激光焊接过程中熔池流动行为的改变，可以改善熔池内元素分布不均匀的问题，从而提高焊缝成形质量。

Description

一种磁场辅助激光焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体而言，涉及一种磁场辅助激光焊接装置及方法。

背景技术

激光焊接技术具有能量密度高、焊接速度快、焊缝成形好、热影响区小且易于自动化控制等优点，引起了研究人员的广泛关注。在激光焊接技术中，焊缝成形质量是评价激光焊接设备的关键指标。而现有的激光焊接设备在焊接工件时，可能存在激光焊接过程中熔池内的元素分布不均匀或者是在填丝激光焊接时焊丝稀释不充分的问题，这些情况都可能导致焊缝下榻，形成驼峰或酒杯形状，不利于保证焊缝的成形质量；此外，激光焊接通道上产生的光致等离子体也将严重影响工件与激光能量的耦合效率，降低工件对激光束能量有效吸收率，进而也会影响焊缝成形质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁场辅助激光焊接装置及方法，在激光焊接过程中，通过作用在工件上的脉冲磁场控制工件上产生的焊接熔池的流动，并控制激光焊接通道上产生的等离子体的分布，以有效地提高工件的焊缝成形质量。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种磁场辅助激光焊接装置，包括激光器、激光输出头、脉冲磁场电源及磁场发生器，所述激光器与所述激光输出头耦合，所述脉冲磁场电源与所述磁场发生器耦合，所述激光输出头用于将所述激光器发出的激光光束聚焦到工件的焊接面，所述磁场发生器用于在所述脉冲磁场电源的激励下产生控制激光焊接过程中产生的等离子体分布以及焊接熔池流动的脉冲磁场。

进一步地，所述脉冲磁场电源包括控制电路、电压调节电路、充电回路和放电回路，所述电压调节电路的输入端与外部电源耦合，所述电压调节电路的输出端与所述充电回路输入端耦合，所述充电回路的输出端与所述放电回路的输入端耦合，所述放电回路的输出端与所述磁场发生器耦合，所述电压调节电路、所述充电回路和所述放电回路均与所述控制电路耦合。

进一步地，所述充电回路包括第一电容、第二电容和第一开关，所述第一开关包括第一连接端、第二连接端和用于控制所述第一连接端和所述第二连接端的导通和断开的第一控制端，所述第一控制端与所述控制电路耦合，所述第一电容的负极与所述第一连接端耦合，所述第二电容的负极与所述第二连接端耦合，所述第一电容的正极与所述第二电容的正极耦合，所述第一连接端分别与所述电压调节电路的输出端和所述放电回路的输入端耦合。

进一步地，所述磁场发生器包括绝缘壳体、铁芯和套设在所述铁芯外的感应线圈，所述铁芯和所述感应线圈均位于所述绝缘壳体内，所述绝缘壳体内填充有用于防止所述感应线圈变形的固化剂。

进一步地，所述感应线圈由铜管绕制而成，所述铜管内流通有冷却水。

进一步地，所述感应线圈包括6层线圈，每一层所述线圈包括18匝子线圈，相邻的两层线圈之间以及相邻的两匝子线圈之间均设置有绝缘薄膜。

进一步地，还包括数控工作台，所述磁场发生器设置于所述数控工作台上，所述工件放置在所述绝缘壳体表面的预设区域内，其中，所述铁芯的轴线垂直于所述工件的焊接面。

进一步地，还包括数控工作台，所述磁场发生器和所述工件均设置于所述数控工作台上，其中，所述铁芯的轴线平行于所述工件的焊接面。

进一步地，还包括同步控制器，所述同步控制器与所述激光器、所述脉冲磁场电源以及所述数控工作台均耦合。

本发明实施例还提供了一种磁场辅助激光焊接方法，应用于上述的磁场辅助激光焊接装置，所述方法包括：所述磁场发生器在所述脉冲磁场电源的激励下产生脉冲磁场，以控制激光焊接过程中产生的等离子体分布以及焊接熔池流动；所述激光输出头将所述激光器发出的激光束聚焦到工件的焊接面上，根据预设焊接轨迹对所述工件进行焊接。

本发明实施例提供的磁场辅助激光焊接装置及方法设计了脉冲磁场电源以及磁场发生器，磁场发生器在脉冲磁场电源的激励下产生脉冲磁场。所述脉冲磁场作用于激光焊接过程中，一方面可以控制焊接熔池的流动，有效地改善熔池内的元素分布不均匀、填丝激光焊接时焊丝稀释不充分的问题，从而有效地抑制了焊缝下榻、驼峰、酒杯形状的出现，有助于提高焊缝成形质量；另一方面也可以控制工件上方的激光焊接光致等离子体密度分布、形态及位置的变化，可以提高激光束和材料的能量耦合效率。

此外，本发明设计的包括铁芯和感应线圈的磁场发生器为独立器件，安装位置灵活可控，可以放置在数控工作台上的任意位置，且当磁场发生器的安装方式不同时，可以产生不同方向的磁场，例如，磁场发生器可以横向放置在数控工作台上，也可以纵向放置在数控工作台上，其中，横向放置时，铁芯的轴线平行于数控工作台的表面，纵向放置时，铁芯的轴线垂直于数控工作台的表面，磁场发生器的具体的安装方式可以根据用户所需要的磁场方向设置。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的纵向磁场作用模式的磁场辅助激光焊接装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种磁场辅助激光焊接装置的脉冲磁场电源的模块框图；

图3示出了本发明实施例提供的一种磁场辅助激光焊接装置的脉冲磁场电源的一种电路结构图；

图4示出了本发明实施例提供的一种磁场辅助激光焊接装置的磁场发生器的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的纵向磁场作用模式的磁场辅助激光焊接装置中预设区域的位置示意图；

图6示出了本发明实施例提供的纵向磁场作用模式的磁场辅助激光焊接装置中预设区域的磁场分布示意图；

图7示出了本发明实施例提供的横向磁场作用模式的磁场辅助激光焊接装置的结构示意图；

图8示出了本发明实施例提供的一种磁场辅助激光焊接方法的方法流程图。

其中，附图标记分别为：

激光器110；传导光纤120；激光输出头130；外部电源200；脉冲磁场电源300；控制电路310；电压调节电路320；充电回路330；放电回路340；磁场发生器400；绝缘壳体410；铁芯420；铁芯轴线421；铁芯底面422；预设区域423；感应线圈430；数控工作台500；升降平台510；工件600；同步控制器700。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明实施例提供了一种磁场辅助激光焊接装置，如图1所示，包括激光器110、激光输出头130、脉冲磁场电源300及磁场发生器400，激光器110与激光输出头130耦合，脉冲磁场电源300与磁场发生器400耦合。

其中，激光输出头130用于将所述激光器110发出的激光光束聚焦到工件600的焊接面。激光输出头130包括激光聚焦模块，激光器110发出的光束经过传导光纤120入射到激光聚焦模块，所述激光聚焦模块将所述光束聚焦到工件600的焊接面上。激光聚焦模块可以采用聚焦透镜组件。

脉冲磁场电源300内具有充、放电回路，用于在外部控制信号的作用下产生脉冲电流。磁场发生器400用于在脉冲磁场电源300所产生的脉冲电流的激励下产生脉冲磁场，通过所述脉冲磁场可以有效地控制激光焊接过程中产生的等离子体的分布以及焊接熔池的流动。磁场发生器400为独立器件，例如，可以为感应线圈，通过磁场发生器400产生的磁场，可以有效地控制激光焊接过程中产生的等离子体分布以及焊接熔池流动。其中，焊接熔池为焊接过程中工件上形成的具有一定形状的液态金属部分。

本实施例提供的磁场辅助激光焊接装置使用时，第一步，先启动脉冲磁场电源300，脉冲磁场电源300驱动磁场发生器400产生脉冲磁场，作用于工件600的焊接面上；第二步，开启激光器110，激光器110发出的光束通过激光输出头130聚焦在工件600的焊接面上，聚焦在焊接面上的激光束按照预设焊接轨迹对设置在磁场中的工件600进行焊接。其中，所述预设焊接轨迹根据工件600的待焊区域的形状及工件600的放置位置设定。当然，上述的第一步和第二步也可以同时发生。在激光焊接过程中，一方面作用在焊接面上的磁场可以控制焊接熔池的流动，有效地改善熔池内的元素分布不均匀、填丝激光焊接时焊丝稀释不充分的问题，并有效地抑制焊缝下榻、驼峰、酒杯形状的出现，有助于提高焊缝成形质量；另一方面作用在焊接面上的磁场也可以控制工件600上方的激光焊接光致等离子体，所述等离子体由大量正、负离子和电子等构成，带电粒子在磁场作用下发生的运动势必造成激光传输通道中等离子体密度分布、形态及位置的变化，适当的工艺条件下，可以提高激光束和材料的能量耦合效率。

具体的，如图2所示，所述脉冲磁场电源300包括控制电路310、电压调节电路320、充电回路330和放电回路340，所述电压调节电路320的输入端与外部电源200耦合，所述电压调节电路320的输出端与所述充电回路330输入端耦合，所述充电回路330的输出端与所述放电回路340的输入端耦合，所述放电回路340的输出端与所述磁场发生器400耦合，所述电压调节电路320、所述充电回路330和所述放电回路340均与所述控制电路310耦合。其中，电压调节电路320用于将外部电源200输出的工频交流电调节为高压直流电，且所述高压直流电的电压范围可以为200V-1300V；所述充电回路330用于存储电量；所述放电回路340用于对磁场发生器400放电，以使得磁场发生器400产生磁场，所述控制电路310用于对充电放电过程进行控制。

如图3所示，本实施例中，脉冲磁场电源300的具体实施方式可以为：所述电压调节电路320包括第三开关K3，变压器TF、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2及电阻R1，第三开关K3包括第五连接端、第六连接端和第三控制端；所述充电回路330包括第一电容C1、第二电容C2和第一开关K1，所述第一开关K1包括第一连接端、第二连接端和第一控制端，其中，第一电容C1为储能电容，第二电容C2为备用电容，当需要较强磁场时，将备用电容与储能电容并联，以提高储存能量；所述放电回路340包括第二开关K2和电感L，所述第二开关K2包括第三连接端、第四连接端和第二控制端；所述控制电路310包括主控芯片U1，且主控芯片U1可以为单片机、DSP、ARM或FPGA等。

如图3所示，外部电源200的输出端包括火线端L和零线端N，变压器TF包括第一接线端、第二接线端、第三接线端和第四接线端，零线端N与第三开关K3的第五连接端耦合，变压器TF的第一接线端与火线L端耦合，变压器TF的第二接线端与第三开关K3的第六连接端耦合，变压器TF的第三接线端与第一输出触点a耦合，变压器TF的第四接线端与第三电容C3的一端耦合。第三电容C3的另一端与第二二极管D2的负极耦合，所述第二二极管D2的负极与第一二极管D1的正极耦合，第二二极管D2的正极与第一输出触点a耦合。第一二极管D1的负极与电阻R1的一端耦合，电阻R1的另一端分别与第一开关K1的第一连接端及第二开关K2的第三连接端耦合，第二开关K2的第四连接端与电感L的一端耦合，电感L的另一端与第二输出触点b耦合，第一电容C1的负极与第一开关K1的第一连接端耦合，第一电容C1的正极与第一输出触点a耦合，第一开关K1的第二连接端与第二电容C2的负极耦合，第二电容C2的正极与第一电容C1的正极均与第一输出触点a耦合。

其中，第一输出触点a和第二输出触点b构成脉冲磁场电源300的输出端，用于连接磁场发生器400。第一开关K1的第一控制端、第二开关K2的第二控制端及第三开关K3的第三控制端均与主控芯片U1耦合，即可以通过主控芯片U1控制第一开关K1的第一连接端和第二连接端的导通和断开、控制第二开关K2的第三连接端和第四连接端的导通和断开以及控制第三开关K3的第五连接端和第六连接端的导通和断开。本实施例中，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3均可以优选为继电器或可控硅开关。

当主控芯片U1接收到外部开启指令时，控制第三开关K3的第五连接端和第六连接端导通，外部电源200输出的220V50Hz工频交流电进入电压调节电路320中，经过变压器TF和第三电容C3升压、稳压后，再通过第一二极管D1、第二二极管D2及电阻R1整流、滤波，将工频交流电变调节为高压直流电，进而对储能电容C1进行快速充电；当主控芯片U1接收到外部脉冲信号时，主控芯片U1驱动第二开关K2的第三连接端和第四连接端导通，对磁场发生器400放电，以使得磁场发生器400中的感应线圈430产生脉冲磁场。此外，通过主控芯片U1发送控制信号到第一开关K1的第一控制端，控制第一开关K1的第一连接端和第二连接端导通，可以启动备用电容，即将第二电容C2与第一电容C1并联，可以有效地提高脉冲磁场电源300的充电回路330的储存电能，进而提高磁场发生器400产生的磁场强度。表1示出了本实施例提供的一种脉冲磁场电源300的主要技术参数。如表1所示，本实施例提供的脉冲磁场电源300的充电时间最短为0.2秒，放电时间最长为0.2秒。

表1本实施例提供的脉冲磁场电源的主要技术参数

另外，为降低能耗、节约电量，所述脉冲磁场电源300中还设计了放电回路收集电路，通过所述放电回路收集电路反过来对储能电容或者是并联的储能电容和备用电容进行充电，提高了快速冲放电的效率。

进一步地，本实施例中，如图4所示，磁场发生器400包括绝缘壳体410、铁芯420和套设在所述铁芯420外的感应线圈430，所述铁芯420和所述感应线圈430均位于所述绝缘壳体410内。其中，所述铁芯420为圆柱形，铁芯420材料优选为470无取向硅钢。相比于不具有铁芯420的磁场发生器400，铁芯420的加入有效地增强了磁场发生器400在脉冲磁场电源300的激励下所产生的脉冲磁场的强度，并且有效地提高了感应线圈430端面的磁场分布的均匀度。此外，为了防止因铜线回弹造成的感应线圈430变形问题，保证感应线圈430的强度和韧性，从而影响磁场发生器400的性能，所述绝缘壳体410内填充有固化剂，所述固化剂可以采用环氧树脂和增韧剂配置而成。

由于放电回路340在短时间内对感应线圈430放电，感应线圈430可能将瞬时通过数千安的放电电流，进而产生较大强度的磁场，显然，这个过程将伴随产生大量的焦耳热。因此，本发明实施例中，感应线圈430优选采用包覆有绝缘玻璃丝的铜管多匝多层绕制而成。所述铜管内流通有冷却水，流动的冷却水带走感应线圈430工作时产生的大部分的焦耳热。通过这种水冷散热的方式有效地缓解了焦耳热对感应线圈430的破坏，提高感应线圈430的寿命。

具体的，所述感应线圈430的包括6层线圈，每一层所述线圈包括18匝子线圈，当然，根据所需要的磁场大小，感应线圈430包括的线圈的层数以及每一层所述线圈包括的子线圈的匝数也可以根据用户的需要设计。需要说明的是，在感应线圈430的绕制过程中，为了增加绝缘等级，相邻的两层线圈之间以及相邻的两匝子线圈之间均设置有绝缘薄膜。所述绝缘薄膜可以优选为聚酰亚胺薄膜，当然，也可以采用聚乙烯薄膜、聚偏二氟乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜等。表2示出了本实施例提供的铁芯420及感应线圈430的结构参数。如表2所示，本实施例中优选的，感应线圈430的内径为120mm，外径为240mm；相邻两层线圈之间的间隙为1.5mm，且相邻两匝子线圈的间隙为3.0mm；感应线圈430的高度，即感应线圈430在铁芯420的轴线方向上的长度为200mm；构成感应线圈430的铜管的外径为8mm；铁芯420的高度为205mm。

表2本实施例提供的铁芯及感应线圈的结构参数

综上，本实施例中，在所述脉冲磁场电源300的激励下，所述磁场发生器400中感应线圈430端面的磁场强度可达到1T。

本实施例提供的磁场辅助激光焊接装置还包括数控工作台500，数控工作台500用于驱动工件600移动，以使得工件600的焊接面与激光输出头130发出的激光束相对运动，进而完成工件600的激光焊接。优选的，数控工作台500为三维数控工作台500。

此外，本发明设计的磁场发生器400为独立器件，安装位置灵活可控，可以放置在数控工作台500上的任意位置，且当磁场发生器400的安装方式不同时，可以产生不同方向的磁场，例如，磁场发生器400可以横向放置在数控工作台500上，也可以纵向放置在数控工作台500上，其中，横向放置时，铁芯轴线421平行于数控工作台500的表面，纵向放置时，铁芯轴线421垂直于数控工作台500的表面，磁场发生器400的具体的安装方式可以根据用户所需要的磁场方向设置。

本申请中，磁场发生器400优选采用独立器件的优点在于：其设计不依赖于激光焊接装置中的其他器件，与将感应线圈套设在激光输出头上构成磁场发生器的方式相比，安全性能更好，且具有可移植性和灵活性，同时能够避免激光输出头对磁感应线圈产生的磁场分布产生影响，导致磁场弯曲、分布不均匀等。

进一步地，本实施例提供的磁场辅助激光焊接装置主要具有两种磁场作用模式，包括纵向磁场作用模式和横向磁场作用模式。其中，纵向磁场作用模式时，磁场发生器400纵向放置在数控工作台500上，横向磁场作用模式时，磁场发生器400横向放置在数控工作台500上。

具体的，所述纵向磁场作用模式的实施方式为：如图1所示，所述磁场发生器400纵向放置于所述数控工作台500上，工件600放置在所述绝缘壳体410表面的预设区域423内，其中，所述绝缘壳体410表面为绝缘壳体410的与铁芯底面平行的表面。并使得工件600的待焊区域位于所述预设区域423内，此时，磁场发生器400中铁芯轴线421垂直于所述工件600的焊接面。需要说明的是，所述预设区域423根据磁场发生器400具体分布设定，预设区域423内磁场发生器400产生的磁场方向与铁芯轴线421的偏差角度较小，所述偏差角度的范围为0～10度，此时，将工件600放置在所述预设区域423，可以近似的认为作用在工件600的焊接面上的磁场方向与所述焊接面垂直且均匀分布。如图5所示，铁芯轴线421的方向为Z轴方向，根据Z轴方向建立三维直角坐标系，铁芯底面422与XY平面平行，例如，铁芯底面422直径为55mm，此时，预设区域423为直径为36mm的与铁芯底面422同心的圆形区域，且XZ平面上预设区域423的磁场分布如图6所示，图6中箭头的方向为磁场方向。

所述横向磁场作用模式的实施方式为：如图7所示，所述磁场发生器400和所述工件600均设置于所述工作台上，其中，铁芯轴线421平行于所述工件600的焊接面。所述磁场发生器400中铁芯底面422的一定区域内产生的磁场方向与铁芯轴线421的偏差角度较小，所述偏差角度的范围为0～10度，因此，可以近似的认为该区域内所述磁场发生器400产生的磁场方向与铁芯轴线421平行。调节工件600的位置，使得工件600焊接面上的待焊区域位于所述磁场发生器400所产生的方向近似与铁芯轴线421平行的磁场区域内。需要说明的是，为了使得工件600的焊接面上的待焊区域位于方向近似与铁芯轴线421平行的磁场区域内，可以在数控工作台500上先放置一个升降平台510，将工件600放置于升降平台510上，以方便调节工件600在垂直于数控工作台500方向上的位置。

进一步地，考虑到控制的方便性，本实施例提供的磁场辅助激光焊接装置还包括同步控制器700，如图1和图7所示，所述同步控制器700与所述激光器110、所述脉冲磁场电源300以及所述数控工作台500均耦合。通过同步控制器700可以实现磁场辅助激光焊接装置中光场以及磁场的同步控制。当同步控制器700接收到外部控制信号后，同时发送用于控制激光器110开启的第一触发信号、用于控制脉冲磁场电源300对磁场发生器400放电的第二触发信号和用于控制数控工作台500开启的第三触发信号。其中，所述第二触发信号为脉冲信号。激光器110接收到所述第一触发信号、脉冲磁场电源300接收到所述第二触发信号、数控工作台500接收到所述第三触发信号后同步开启。例如，所述同步控制器700可以采用RT400控制系统。

另外，需要说明的是，本实施例提供的磁场辅助激光焊接装置中还设置有保护气体喷嘴，保护气体由传输管道进入保护气体喷嘴，通过保护气体喷嘴以一定的压力射出到达工件600的焊接面。例如，保护气体可以为氦气、氩气、氮气等惰性气体。保护气体可以有效地抑制工件600在焊接过程中受到氧化，保护激光输出头130中的激光聚焦模块免受金属蒸汽污染和液体熔滴的溅射，且驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。

如图8所示，本发明实施例还提供了一种磁场辅助激光焊接方法，应用于上述的磁场辅助激光焊接装置，所述磁场辅助激光焊接装置包括：激光器110、激光输出头130、脉冲磁场电源300及磁场发生器400，激光器110与激光输出头130耦合，脉冲磁场电源300与磁场发生器400耦合。所述方法包括：

步骤S101：所述磁场发生器400在所述脉冲磁场电源300的激励下产生脉冲磁场，以控制激光焊接过程中产生的等离子体分布以及焊接熔池流动；

步骤S102：所述激光输出头130将所述激光器110发出的激光束聚焦到工件600的焊接面上，根据预设焊接轨迹对所述工件600进行焊接。

其中，其中，所述预设焊接轨迹根据工件600的待焊区域的形状及工件600的放置位置设定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统、装置和单元实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的模块，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合可以是直接耦合，也可以是通过一些通信接口或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，包括：激光器、激光输出头、脉冲磁场电源、同步控制器、磁场发生器及用于放置工件的数控工作台，所述激光器与所述激光输出头耦合，所述脉冲磁场电源与所述磁场发生器耦合，所述激光器、所述脉冲磁场电源、所述数控工作台均与所述同步控制器耦合，所述激光输出头用于将所述激光器发出的激光光束聚焦到工件的焊接面，所述磁场发生器用于在所述脉冲磁场电源的激励下产生控制激光焊接过程中产生的等离子体分布以及焊接熔池流动的脉冲磁场，所述同步控制器用于同步开启所述激光器、所述脉冲磁场电源、所述数控工作台以使所述激光光束及所述脉冲磁场共同作用到所述工件的焊接面。

2.根据权利要求1所述的磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，所述脉冲磁场电源包括控制电路、电压调节电路、充电回路和放电回路，所述电压调节电路的输入端与外部电源耦合，所述电压调节电路的输出端与所述充电回路输入端耦合，所述充电回路的输出端与所述放电回路的输入端耦合，所述放电回路的输出端与所述磁场发生器耦合，所述电压调节电路、所述充电回路和所述放电回路均与所述控制电路耦合。

3.根据权利要求2所述的磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，所述充电回路包括第一电容、第二电容和第一开关，所述第一开关包括第一连接端、第二连接端和用于控制所述第一连接端和所述第二连接端的导通和断开的第一控制端，所述第一控制端与所述控制电路耦合，所述第一电容的负极与所述第一连接端耦合，所述第二电容的负极与所述第二连接端耦合，所述第一电容的正极与所述第二电容的正极耦合，所述第一连接端分别与所述电压调节电路的输出端和所述放电回路的输入端耦合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，所述磁场发生器包括绝缘壳体、铁芯和套设在所述铁芯外的感应线圈，所述铁芯和所述感应线圈均位于所述绝缘壳体内，所述绝缘壳体内填充有用于防止所述感应线圈变形的固化剂。

5.根据权利要求4所述的磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，所述感应线圈由铜管绕制而成，所述铜管内流通有冷却水。

6.根据权利要求5所述的磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，所述感应线圈包括6层线圈，每一层所述线圈包括18匝子线圈，相邻的两层线圈之间以及相邻的两匝子线圈之间均设置有绝缘薄膜。

7.根据权利要求6所述的磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，所述磁场发生器设置于所述数控工作台上，所述工件放置在所述绝缘壳体表面的预设区域内，其中，所述铁芯的轴线垂直于所述工件的焊接面。

8.根据权利要求6所述的磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，所述磁场发生器和所述工件均设置于所述数控工作台上，其中，所述铁芯的轴线平行于所述工件的焊接面。

9.一种磁场辅助激光焊接方法，应用于权利要求1-8中任一项所述的磁场辅助激光焊接装置，其特征在于，所述方法包括：

所述磁场发生器在所述脉冲磁场电源的激励下产生脉冲磁场，以控制激光焊接过程中产生的等离子体分布以及焊接熔池流动；

所述激光输出头将所述激光器发出的激光束聚焦到工件的焊接面上，根据预设焊接轨迹对所述工件进行焊接。