CN109382581B - 激光焊接方法、存储介质以及激光焊接设备 - Google Patents

激光焊接方法、存储介质以及激光焊接设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了激光焊接方法、存储介质以及激光焊接设备，涉及激光焊接技术领域。所述激光焊接方法包括：激光焊接系统根据预设的复合螺旋运动向工件的待焊接部位发射激光，通过所述激光形成的激光光斑对所述工件进行焊接；所述复合螺旋运动由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成；所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列，包括第一个圆形轨道和第二个圆形轨道。本发明实施例所述激光焊接方法，通过激光光斑的复合螺旋运动，在焊接时起到搅拌熔池、以及光滑焊缝和消除咬边的作用，使焊接后得到的焊缝表面光滑平整，无咬边现象。

Description

激光焊接方法、存储介质以及激光焊接设备
技术领域
本发明实施例涉及激光焊接技术领域，特别是激光焊接方法、存储介质以及激光焊接设备。
背景技术
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源进行焊接的一种高效精密的焊接方法，具有焊接速率快、变形小、易于实现自动化等优点。
发明人在研究本申请的过程中发现，现有技术中至少存在以下技术问题：
目前的激光焊接方法，关于激光光斑的复合螺旋运动的方案中，在进行焊接时，得到的焊缝表面粗糙且咬边严重。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是，焊接后的焊缝表面粗糙且咬边严重。
为了解决上述技术问题，本发明实施例所述的激光焊接方法、存储介质以及激光焊接设备采用了如下所述的技术方案：
一种激光焊接方法，包括激光焊接系统根据预设的复合螺旋运动向工件的待焊接部位发射激光，通过所述激光形成的激光光斑对所述工件进行焊接，所述复合螺旋运动由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成；
所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列，包括第一个圆形轨道和第二个圆形轨道；
其中，所述第一个圆形轨道的半径大于所述第二个圆形轨道的半径；且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的能量比所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的能量低。
进一步，所述的激光焊接方法，所述第一个圆形轨道的半径为1mm到1.5mm，所述第二个圆形轨道的半径为0.1mm到0.4mm。
进一步，所述的激光焊接方法，所述激光光斑沿所述两个外切的圆形轨道的运动为：沿所述第二个圆形轨道逆时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道顺时针运动一周的往复运动，或者沿所述第二个圆形轨道顺时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道逆时针运动一周的往复运动。
进一步，所述的激光焊接方法，所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率与所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率均为恒定速率，且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率比所述光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率大。
一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载并执行：
根据预设的复合螺旋运动通过激光焊接系统向工件的待焊接部位发射激光，通过所述激光形成的激光光斑对所述工件进行焊接，所述复合螺旋运动由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成；
所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列，包括第一个圆形轨道和第二个圆形轨道；
其中，所述第一个圆形轨道的半径大于所述第二个圆形轨道的半径；且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的能量比所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的能量低。
进一步，所述的非暂态计算机可读存储介质，所述第一个圆形轨道的半径为1mm到1.5mm，所述第二个圆形轨道的半径为在0.1mm到0.4mm。
进一步，所述的非暂态计算机可读存储介质，所述激光光斑沿所述两个外切的圆形轨道的运动为：沿所述第二个圆形轨道逆时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道顺时针运动一周的往复运动，或者沿所述第二个圆形轨道顺时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道逆时针运动一周的往复运动。
进一步，所述的非暂态计算机可读存储介质，所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率与所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率均为恒定速率，且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率比所述光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率大。
一种激光焊接设备，所述激光焊接设备中装设有上述任意一项技术方案所述的非暂态计算机可读存储介质。
与现有技术相比，本发明实施例主要有以下有益效果：
本发明实施例公开了激光焊接方法、存储介质以及激光焊接设备。所述激光焊接方法包括：激光焊接系统根据预设的复合螺旋运动向工件的待焊接部位发射激光，通过所述激光形成的激光光斑对所述工件进行焊接，所述复合螺旋运动由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成；所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列，包括第一个圆形轨道和第二个圆形轨道。本发明实施例所述激光焊接方法，通过激光光斑的复合螺旋运动，在焊接时起到搅拌熔池、以及光滑焊缝和消除咬边的作用，使焊接后得到的焊缝表面光滑平整，无咬边现象。
附图说明
图1为本发明一实施例中激光焊接系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例所述激光焊接方法的激光光斑运动轨迹分解图；
图3为本发明一实施例所述激光焊接方法的焊缝示意图；
图4为本发明一实施例所述激光光斑的运动速率随摆动角度变化的曲线图；
图5为本发明一实施例所述激光光斑的能量随摆动角度变化的曲线图。
附图标记说明
1-焊接头、2-X轴运动平台、3-Y轴运动平台、4-Z轴运动平台、5-运动控制卡、6-激光器、7-控制中心。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
需要说明的是，下面描述中使用的词语“上”、“下”、“顺时针”、“逆时针”等仅表示了各事物之间的相对位置关系，当进行翻转或旋转时，这一相对位置关系可能会发生颠倒或变化。
本发明的权利要求书、说明书以及说明书附图中的术语“第一”、“第二”不仅仅用于区别不同对象，还用于描述特定顺序。
参考图1，为本发明一实施例中激光焊接系统的结构示意图。本发明一实施例所述激光焊接方法可以通过所述激光焊接系统来实现。具体的，所述激光焊接系统包括：焊接头1、X轴运动平台2、Y轴运动平台3、Z轴运动平台4、运动控制卡5、激光器6和控制中心7。
在该激光焊接系统中，控制中心7与焊接头1、运动控制卡5以及激光器6连接，并可以通过指令对焊接头1、运动控制卡5以及激光器6的工作状态进行控制。且焊接头1通过光纤与激光器6相连，运动控制卡5还与X轴运动平台2、Y轴运动平台3和Z轴运动平台4连接，待焊接工件放置在Y轴运动平台3上。激光器6通过焊接头1发射出聚焦形成的激光光斑，X轴运动平台2和Y轴运动平台3用于控制所述激光光斑的焊接行进方向。激光光斑的螺旋运动由焊接头1中的摆动电机控制，本发明实施例中的螺旋运动具体表现为沿两个外切的圆形轨道的运动。本发明实施例中所述复合螺旋运动则由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成，且所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列。
参考图2，为本发明一实施例所述激光焊接方法的激光光斑运动轨迹分解图；参考图3，为本发明一实施例所述激光焊接方法的焊缝示意图；参考图4，为本发明一实施例所述激光光斑的运动速率随摆动角度变化的曲线图；参考图5，为本发明一实施例所述激光光斑的能量随摆动角度变化的曲线图。结合图2至图5，对本发明一实施例所述激光焊接方法进行说明。
本发明一实施例所述激光焊接方法为：激光焊接系统根据预设的复合螺旋运动向工件的待焊接部位发射激光，通过所述激光形成的激光光斑对所述工件进行焊接；所述复合螺旋运动由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成。所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列，包括第一个圆形轨道和第二个圆形轨道。
其中，所述第一个圆形轨道的半径大于所述第二个圆形轨道的半径；且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的能量比所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的能量低。且在本发明一实施例的优选方式中，所述第一个圆形轨道的半径R2为1mm到1.5mm，所述第二个圆形轨道的半径R1为0.1mm到0.4mm。
所述激光光斑沿所述两个外切的圆形轨道的运动为：沿所述第二个圆形轨道逆时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道顺时针运动一周的往复运动，或者沿所述第二个圆形轨道顺时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道逆时针运动一周的往复运动。如图2中所示，该运动可以理解为，在两个圆的圆周上，沿轨迹A-B-C-D-A-F-G-H的往复运动。
图4和图5中曲线图的横坐标均表示激光光斑的摆动角度，与图2中所标示的角度位置对应。图4中曲线图的纵坐标表示激光光斑的运动速率，单位为mm/s；图5中曲线图的纵坐标表示激光光斑的能量，即激光功率，单位为kw。所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率与所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率均为恒定速率，且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率比所述光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率大；或者所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的能量与所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的能量均恒定，且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的能量比所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的能量低。在本发明实施例中，当激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时，运动速率为2000mm/s或者激光光斑的能量为1.5kw；当激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时，运动速率为1000mm/s或者激光光斑的能量为3kw。
这样，当激光光斑沿第二个圆形轨道运动时，即如图3中所示的焊缝区，由于运动速率较慢或能量较高，形成的熔深较大，可以起到较好的焊接作用，并且其较小的圆形的运动轨迹还能对熔池产生搅拌作用。而当激光光斑沿第一个圆形轨道运行时，即如图3中所示的重熔区，由于运动速率较快或能量较低，只对焊缝表面的一层金属进行重熔，从而使焊缝变得光滑平整；同时，由于其圆形轨迹较大，足以覆盖整个焊缝，激光光斑会扫过焊缝根部，完成对焊缝根部的重熔，使其变得光滑平整，从而消除焊缝根部的咬边现象。
本发明一实施例所述激光焊接方法，通过激光光斑的复合螺旋运动，在焊接时起到搅拌熔池、以及光滑焊缝和消除咬边的作用，使焊接后得到的焊缝表面光滑平整，无咬边现象。并且其焊缝熔深小、熔宽大、气孔少、爆点少，非常适合工件封口时的高速焊接。
本发明的另一实施例公开了一种非暂态计算机可读存储介质。所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载并执行：根据预设的复合螺旋运动通过激光焊接系统向工件的待焊接部位发射激光，通过所述激光形成的激光光斑对所述工件进行焊接；所述复合螺旋运动由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成。所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列，包括第一个圆形轨道和第二个圆形轨道。
其中，所述第一个圆形轨道的半径大于所述第二个圆形轨道的半径；且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的能量比所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的能量低。
在一种可能的实施方式中，所述第一个圆形轨道的半径为1mm到1.5mm，所述第二个圆形轨道的半径为0.1mm到0.4mm。
在一种可能的实施方式中，所述激光光斑沿所述两个外切的圆形轨道的运动为：沿所述第二个圆形轨道逆时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道顺时针运动一周的往复运动，或者沿所述第二个圆形轨道顺时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道逆时针运动一周的往复运动。
在一种可能的实施方式中，所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率与所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率均为恒定速率，且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率比所述光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率大。
本发明的另一实施例中公开了一种激光焊接设备。所述激光焊接设备中装设有上述任意一种所述的非暂态计算机可读存储介质。
当上述各个实施例中的技术方案使用到软件实现时，可以将实现上述各个实施例的计算机指令和/或数据存储在计算机可读介质中或作为可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质。以此为例但不限于此：计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外，任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光钎光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光钎光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所属介质的定义中。
本发明不限于上述实施方式，以上所述是本发明的优选实施方式，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些等价形式的改进和修饰也应视为包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种激光焊接方法，包括：激光焊接系统根据预设的复合螺旋运动向工件的待焊接部位发射激光，通过所述激光形成的激光光斑对所述工件进行焊接；其特征在于，所述复合螺旋运动由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成；
所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列，包括第一个圆形轨道和第二个圆形轨道；
其中，所述第一个圆形轨道的半径大于所述第二个圆形轨道的半径；且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的能量比所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的能量低。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述第一个圆形轨道的半径为1mm到1.5mm，所述第二个圆形轨道的半径为0.1mm到0.4mm。
3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光光斑沿所述两个外切的圆形轨道的运动为：沿所述第二个圆形轨道逆时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道顺时针运动一周的往复运动，或者沿所述第二个圆形轨道顺时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道逆时针运动一周的往复运动。
4.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率与所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率均为恒定速率，且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率比所述光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率大。
5.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载并执行：
根据预设的复合螺旋运动通过激光焊接系统向工件的待焊接部位发射激光，通过所述激光形成的激光光斑对所述工件进行焊接，所述复合螺旋运动由使所述激光光斑沿焊接行进方向的运动与所述激光光斑沿两个外切的圆形轨道的运动组合而成；
所述两个外切的圆形轨道沿所述焊接行进方向依次排列，包括第一个圆形轨道和第二个圆形轨道；
其中，所述第一个圆形轨道的半径大于所述第二个圆形轨道的半径；且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的能量比所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的能量低。
6.根据权利要求5所述的非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述第一个圆形轨道的半径为1mm到1.5mm，所述第二个圆形轨道的半径为0.1mm到0.4mm。
7.根据权利要求5所述的非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述激光光斑沿所述两个外切的圆形轨道的运动为：沿所述第二个圆形轨道逆时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道顺时针运动一周的往复运动，或者沿所述第二个圆形轨道顺时针运动一周后沿所述第一个圆形轨道逆时针运动一周的往复运动。
8.根据权利要求5所述的非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率与所述激光光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率均为恒定速率，且所述激光光斑沿所述第一个圆形轨道运动时的速率比所述光斑沿所述第二个圆形轨道运动时的速率大。
9.一种激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接设备中装设有权利要求5至8任意一项所述的非暂态计算机可读存储介质。
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Address after: 518000 workshop 501, building 3, intelligent manufacturing center park, No. 12, Chongqing Road, Heping community, Fuhai street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee after: Shenzhen Han's lithium battery intelligent equipment Co.,Ltd.

Address before: 518000 9 new West Road, North Nanshan District high tech park, Shenzhen, Guangdong

Patentee before: HAN'S LASER TECHNOLOGY INDUSTRY GROUP Co.,Ltd.

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