CN107414293A - 一种周期摆动激光焊接方法及焊接组件 - Google Patents

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曹锋
王瑾
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Abstract

本发明公开了一种周期摆动激光焊接方法及焊接组件，其包括如下步骤：S1、在工作台上放置待焊接工件，形成待焊接的焊缝；S2、产生焊接激光，且使得所述焊接激光按照预设图形以及预设频率进行摆动，同时，所述工作台沿焊缝轨迹主方向移动，以此通过所述焊接激光对所述待焊接的焊缝进行焊接。本发明中的焊接激光的光斑按照预设图形高速小幅周期摆动，同时工作台沿焊缝方向移动，由此可轻易地对宽焊缝及曲线焊缝进行焊接，焊接速度快、效率高。

Description

一种周期摆动激光焊接方法及焊接组件
技术领域
本发明涉及激光焊接领域，尤其涉及一种周期摆动激光焊接方法及焊接组件。
背景技术
在新能源行业、大型钣金行业等，对于一些因工件加工及装配误差、焊接热变形等引起的宽焊缝或曲线焊缝的应用场合，如果使用传统振镜头，由于光斑很小，需要光斑沿焊缝多次往复运动进行多次焊接，振镜利用率低，不经济；如果选用准直聚焦单点头配合工作台运动进行焊接，工作台移动速度和响应速度较低，严重制约焊接效率。
由此，有必要提供一种可轻易地对宽焊缝及曲线焊缝进行焊接，且焊接速度快、效率高的焊接方法。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供了一种周期摆动激光焊接方法及焊接组件，其焊接激光的光斑按照预设图形高速小幅周期摆动，同时工作台沿焊缝方向移动，由此可轻易地对宽焊缝及曲线焊缝进行焊接，焊接速度快、效率高。
本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：
一方面，提供一种周期摆动激光焊接方法，其包括如下步骤：
S1、在工作台上放置待焊接工件，形成待焊接的焊缝；
S2、产生焊接激光，且使得所述焊接激光按照预设图形以及预设频率进行摆动，同时，所述工作台沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向移动，以此通过所述焊接激光对所述待焊接的焊缝进行焊接。
优选的，所述步骤S2中，所述预设图形的中心位于所述待焊接的焊缝的中心线上。
优选的，所述步骤S2中，所述工作台的移动速度V台与所述预设频率f满足关系式V台＝d*f，其中，d为所述焊接激光的光斑直径。
优选的，所述步骤S2中，所述焊接激光的焊接速度V焊与所述预设频率f满足关系式V焊＝l*f，其中，l为所述预设图形周长。
优选的，所述步骤S2中，若所述待焊接的焊缝存在焊缝偏差，则通过控制程序控制所述焊接激光沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向移动，以对所述焊缝偏差进行正负方向的补偿。
另一方面，还提供一种实现上述焊接方法的焊接组件，其包括：
工作台，其用于承载待焊接工件；
摇摆激光焊接头，其用于产生焊接激光，且使得所述焊接激光按照预设图形以及预设频率进行摆动；
以及移动组件，其用于沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向移动所述工作台。
优选的，所述焊接组件还包括：
控制装置，其用于控制所述摇摆激光焊接头沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向移动，以对焊缝偏差进行正负方向的补偿。
本发明中的焊接激光的光斑按照预设图形高速小幅周期摆动，同时工作台沿焊缝方向移动，由此可轻易地对宽焊缝及曲线焊缝进行焊接，焊接速度快、效率高。
附图说明
图1为本发明实施例一的周期摆动激光焊接方法步骤流程图；
图2a为本发明实施例一中预设图形为逆时针圆的摆动示意图；
图2b为本发明实施例一中预设图形为逆时针圆的焊缝示意图；
图3a为本发明实施例一中预设图形为顺时针圆的摆动示意图；
图3b为本发明实施例一中预设图形为顺时针圆的焊缝示意图；
图4a为本发明实施例一中预设图形为8字形的摆动示意图；
图4b为本发明实施例一中预设图形为8字形的焊缝示意图；
图5a为本发明实施例一中预设图形为∞字形的摆动示意图；
图5b为本发明实施例一中预设图形为∞字形的焊缝示意图；
图6a为本发明实施例一中预设图形为矩形的摆动示意图；
图6b为本发明实施例一中预设图形为矩形的焊缝示意图；
图7a为本发明实施例一中预设图形为三角形的摆动示意图；
图7b为本发明实施例一中预设图形为三角形的焊缝示意图；
图8a为本发明实施例一中预设图形为直线的摆动示意图；
图8b为本发明实施例一中预设图形为直线的焊缝示意图；
图9a为本发明实施例一中焊接激光进行偏差补偿的示意图；
图9b为本发明实施例一中焊接激光进行偏差补偿的焊缝示意图；
图10为本发明实施例一中预设图形为圆形的焊缝外观图；
图11为本发明实施例一中预设图形为直线的焊缝外观图；
图12为本发明实施例一中预设图形为8字形的焊缝外观图；
图13为本发明实施例一中预设图形为∞字形的焊缝外观图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
图1-8b示出了本发明的周期摆动激光焊接方法步骤流程图以及焊接示意图，其包括如下步骤：
S1、在工作台100上放置待焊接工件1,2(如6061合金等)，形成待焊接的焊缝3；
S2、产生焊接激光(所述焊接激光可通过摇摆激光焊接头等产生)，且使得所述焊接激光按照预设图形200以及预设频率进行摆动(按照图2b，3b，4b，5b，6b以及7b中的实线箭头所指方向完成预设图形)，同时，所述工作台沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向(即图2a-8b中虚线箭头所指方向)移动，以此通过所述焊接激光对所述待焊接的焊缝进行焊接。
进一步的，所述步骤S2中，所述预设图形包括圆形、直线、8字形、∞字形、矩形和三角形等规则图形或不规则图形，且所述预设图形的中心位于所述待焊接的焊缝的中心线上，且当所述工作台沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向移动时，所述预设图形的中心在所述待焊接的焊缝的中心线上发生相对移动。由此，可轻易地对宽焊缝及曲线焊缝进行螺旋线焊接、直线焊接、8字形焊接、∞字形焊接、矩形焊接和三角形焊接等，其焊接速度快、效率高。
此外，所述步骤S2中，所述工作台的移动速度V台与所述预设频率f满足关系式V台＝d*f，其中，d为所述焊接激光的光斑直径(如图2a所示，其中D为圆形预设图形的直径)；所述焊接激光的焊接速度V焊与所述预设频率f满足关系式V焊＝l*f，其中，l为所述预设图形周长。所述预设频率f为400-1200HZ。
本实施例中，所述焊接速度V焊不变的前提下，所述预设频率与所述预设图形周长成反比，即预设图形周长越小，预设频率越高。以圆形预设图形为例，当其直径D小于1mm时，f可达1200HZ，直径D为1-3mm时，f可达400HZ-1000HZ。
需要说明的是，上述两个关系式，即V台＝d*f和V焊＝l*f均为本发明的重要发明点，均是发明人通过创造性劳动获得的。通过上述两个关系式，可使得所述焊接激光的摆动连贯，进而使得焊缝美观。
进一步的，如图9a-9b所示，所述待焊接的焊缝可能存在焊缝偏差，因此，在所述步骤S2中，若所述待焊接的焊缝存在焊缝偏差，使得所述预设图形的范围不能完全涵盖待焊接的焊缝时，通过单纯的摆动焊接无法焊接完整，此时，则通过控制程序控制所述焊接激光沿实际的、所述待焊接的焊缝轨迹移动，以对所述焊缝偏差进行正负方向的补偿，与此同时，所述焊接激光仍然按照预设图形以及预设频率进行摆动，所述工作台仍然沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向移动，以此通过所述焊接激光对所述待焊接的焊缝进行焊接。需要说明的是，所述曲线或折线焊缝的焊缝偏差补偿是通过软件(如相应的控制程序)控制摇摆焊接头，进而控制焊接激光沿实际的焊缝轨迹移动实现的，而不是靠工作台移动来实现的。
优选的，步骤S2中，所述焊接激光对所述待焊接的焊缝进行焊接时，还提供惰性气体(如氮气等)对焊接过程进行保护，且所述焊接激光的波长为800-1200nm(优选为1070nm)，激光功率为5000-7000W(优选为6000W)。
实施例二：
本发明还提供一种实现上述焊接方法的焊接组件，其包括：
工作台，其用于承载待焊接工件；
摇摆激光焊接头，其用于产生焊接激光，且使得所述焊接激光按照预设图形以及预设频率进行摆动；
以及移动组件，其用于沿焊缝轨迹主方向移动所述工作台。
优选的，所述焊接组件还包括：
控制装置，其具有控制程序，用于控制所述摇摆激光焊接头沿所述待焊接的焊缝轨迹移动，以对曲线或折线焊缝的焊缝偏差进行正负方向的补偿。
如图9-12所示，本发明的焊接方法以及焊接组件中，从摇摆焊接头射出聚焦在焊缝的激光光斑按照预设图形以及预设频率高速小幅周期摆动，同时工作台直线移动，完成对宽焊缝或者曲线焊缝或者折线焊缝的螺旋线焊接、直线焊接、8字形焊接、∞字形焊接、矩形焊接和三角形焊接等。且可追踪焊缝偏移，对焊缝偏差进行补偿，其焊接速度快、效率高、摆动图形连贯、焊缝美观。
上述实施例一、二的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种周期摆动激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在工作台上放置待焊接工件，形成待焊接的焊缝；
S2、产生焊接激光，且使得所述焊接激光按照预设图形以及预设频率进行摆动，同时，所述工作台沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向移动，以此通过所述焊接激光对所述待焊接的焊缝进行焊接。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述预设图形的中心位于所述待焊接的焊缝的中心线上。
3.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述工作台的移动速度V台与所述预设频率f满足关系式V台＝d*f，其中，d为所述焊接激光的光斑直径。
4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述焊接激光的焊接速度V焊与所述预设频率f满足关系式V焊＝l*f，其中，l为所述预设图形周长。
5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：所述步骤S2中，若所述待焊接的焊缝存在焊缝偏差，则通过控制程序控制所述焊接激光沿所述待焊接的焊缝轨迹移动，以对所述焊缝偏差进行正负方向的补偿。
6.一种实现权利要求1-5任一项所述焊接方法的焊接组件，其特征在于，包括：
工作台，其用于承载待焊接工件；
摇摆激光焊接头，其用于产生焊接激光，且使得所述焊接激光按照预设图形以及预设频率进行摆动；
以及移动组件，其用于沿所述待焊接的焊缝轨迹主方向移动所述工作台。
7.如权利要求6所述的焊接组件，其特征在于：所述焊接组件还包括：
控制装置，其用于控制所述摇摆激光焊接头沿所述待焊接的焊缝轨迹移动，以对焊缝偏差进行正负方向的补偿。
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