CN109465546A - 开环激光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光焊接技术领域，尤其涉及一种开环激光焊接方法，应用于镀层金属焊接和异种金属焊接，包括以下步骤：S1：将两待焊接件相互贴合设置，并确定两待焊接件的焊接位置；S2：在两待焊接件的所述焊接位置处通过激光束形成有若干根焊道，各焊道均为环状焊道，各环状焊道均保持同心并相互间隔设置，各环状焊道均为开环焊道。因为环状焊道的焊接区域为一圆环，而与环状焊道所围成的区域等面积的实心焊点的焊接区域为一圆面，如此环状焊道的焊接面积也会显著地小于原实心焊点的焊接面积，进而待焊接件在焊接过程中所发生的氧化反应便能够局限于环状焊道中并由此得到有效抑制，有效地控制了待焊接件的焊接部位发生黑化的现象。
Description
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，尤其涉及一种开环激光焊接方法。
背景技术
激光焊接作为一种高效精密的焊接手段，在汽车工业和航空工业等领域有着广泛的应用。激光焊接的原理是通过将高能量密度的激光聚焦在待焊接件上，以将待焊接件区域熔化，实现焊接。而在上述过程中，由于待焊接件在区域融化时会与空气中的氧气发生反应，这样会导致待焊接件的焊接部位发生黑化。
现有技术中，为避免焊接部位黑化现象的发生，多在焊接过程中通入保护性气体以隔绝空气，避免待焊接件发生氧化，如此虽可避免待焊接件的焊接部位黑化现象的发生，但是也显著提高了激光焊接作业的作业成本，不利于激光焊接产品制造成本的控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开环激光焊接方法，旨在解决现有技术中通入保护性气体导致激光焊接作业的成本显著提高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种开环激光焊接方法，应用于镀层金属焊接和异种金属焊接，包括以下步骤：
S1：将两待焊接件相互贴合设置，并确定两所述待焊接件的焊接位置；
S2：在两所述待焊接件的所述焊接位置处通过激光束形成有若干根焊道，各所述焊道均为环状焊道，各所述环状焊道均保持同心并相互间隔设置，各所述环状焊道均为开环焊道。
进一步地，各所述开环焊道均为圆环状焊道。
进一步地，各所述开环状焊道的起始端与终点端均间隔设置且间隔距离为0.07mm～0.10mm。
进一步地，各所述开环状焊道的所述起始端与所述终点端的间隔距离均为0.084mm。
进一步地，所述激光束的移动速度为700mm/s～1000mm/s。
进一步地，所述激光束的移动速度为850mm/s。
进一步地，所述激光束通过连续激光器射出，所述激光束的cw(连续信号)功率为200w～250w。
进一步地，所述激光束的cw功率为225w。
进一步地，所述激光束通过振镜系统射至两所述待焊接件的焊接位置处。
进一步地，两所述待焊接件分别为金属镀层和金属基材；或者，两所述待焊接件分别为两异种金属件。
本发明的有益效果：本发明的开环激光焊接方法，由于在两待焊接件的焊接位置处通过激光束形成有若干根焊道，这样，多个环状焊道的存在便保证了两待焊接件的焊接牢固性。又由于各焊道均为环状焊道，那么因为环状焊道的焊接区域为一圆环，而与环状焊道所围成的区域等面积的实心焊点的焊接区域为一圆面，由于同等直径的圆环面积必然小于同等直径的圆面面积，如此环状焊道的焊接面积也会显著地小于原实心焊点的焊接面积，进而待焊接件在焊接过程中所发生的氧化反应便能够局限于环状焊道中并由此得到有效抑制，有效地控制了待焊接件的焊接部位发生黑化的现象，免除了通过通入保护性气体以避免焊接部位发生黑化，进而显著降低了激光焊接作业的作业成本，有效控制了激光焊接产品的制造成本。相对于闭环焊道，又由于本发明的开环激光焊接方法中的各环状焊道均为开环焊道，这样各环状焊道的首尾两端便不相接，进而避免了环状焊道的首尾两端相重合而导致重合处黑化现象严重，进一步地控制了待焊接件的焊接部位发生黑化的现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的开环激光焊接方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的两待焊接件和开环状焊道的结构示意图；
图3为沿图2中A-A线的剖切视图。
其中，图中各附图标记：
10—开环状焊道 20—待焊接件。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～3描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1～3所示，本发明实施例提供的一种开环激光焊接方法，应用于镀层金属焊接和异种金属焊接，包括以下步骤：
S1：将两待焊接件20相互贴合设置，并确定两待焊接件20的焊接位置；
S2：在两待焊接件20的焊接位置处通过激光束形成有若干根焊道，各焊道均为环状焊道，各环状焊道均保持同心并相互间隔设置，各环状焊道均为开环焊道。
本发明实施例的开环激光焊接方法，由于在两待焊接件20的焊接位置处通过激光束形成有若干根焊道，这样，多个环状焊道的存在便保证了两待焊接件20的焊接牢固性。又由于各焊道均为环状焊道，那么因为环状焊道的焊接区域为一圆环，而与环状焊道所围成的区域等面积的实心焊点的焊接区域为一圆面，由于同等直径的圆环面积必然小于同等直径的圆面面积，如此环状焊道的焊接面积也会显著地小于原实心焊点的焊接面积，进而待焊接件20在焊接过程中所发生的氧化反应便能够局限于环状焊道中并由此得到有效抑制，有效地控制了待焊接件20的焊接部位发生黑化的现象，免除了通过通入保护性气体以避免焊接部位发生黑化，进而显著降低了激光焊接作业的作业成本，有效控制了激光焊接产品的制造成本。相对于闭环焊道，又由于本发明实施例的开环激光焊接方法中的各环状焊道均为开环焊道，这样各环状焊道的首尾两端便不相接，进而避免了环状焊道的首尾两端相重合而导致重合处黑化现象严重，进一步地控制了待焊接件20的焊接部位发生黑化的现象。
在本实施例中，如图2和图3所示，各环状焊道均为圆环状焊道。具体地，由于各环状焊道均为圆环状焊道，这样激光焊接后形成的圆环状焊缝便在力学性能上存在有各向同性的特征，既也就是能够均匀地承受来自各向的应力作用，进而保证了焊缝在承受不同方向的应力作用时的力学完整性。
进一步地，各环状焊道还可为椭圆状焊道。而通过将各环状焊道设定为椭圆状焊道，这样环状焊道便具备了各向异性，那么当待焊接件20的焊缝需要承受单一方向的应力作用时，即可将椭圆状焊缝的尖头端对应应力方向设置，进而使得椭圆状焊缝能够承受单一方向的应力作用。
在本实施例中，如图2和图3所示，各开环状焊道10的起始端与终点端均间隔设置且间隔距离为0.07mm～0.10mm。具体地，各开环状焊道10的起始端与终点端的间隔距离为0.07mm、0.08mm、0.09mm或0.10mm。而通过将起始端与终点端的间隔距离设定为0.07mm～0.10mm，这样一方面保证了开环状焊道10的起始端与终点端之间存有足够的间隙，避免了起始端与终点端之间相互重合，进而也避免了起始端与终点端之间相互重合而导致该处黑化现象严重，另一方面也保证了起始端与终点端之间的间隙处于合理范围内，不会因为起始端与终点端之间的间隙过大而导致开环状焊缝的力学性能下降。优选地，各开环状焊道10的起始端与终点端之间的间隔距离值：0.07mm～0.10mm，尤其适用于开环状焊道10直径为0.420mm的情形下。
更优选地，各开环状焊道10的起始端与终点端的间隔距离可为0.08mm、0.081mm、0.82mm、0.083mm、0.084mm、0.085mm或0.086mm。如此，通过进一步优化各开环状焊道10的起始端与终点端的间隔距离，便能够使得各开环状焊道10的起始端与终点端之间的间隔距离值更为精确，从而能够更优地兼顾避免了起始端与终点端之间相互重合并保证开环状焊缝的力学性能不下降。
在本实施例中，各开环状焊道10的起始端与终点端的间隔距离均为0.084mm。如此，通过更进一步优化各开环状焊道10的起始端与终点端的间隔距离，便进一步地使得各开环状焊道10的起始端与终点端之间的间隔距离值达到最优，从而能够最优地兼顾避免了起始端与终点端之间相互重合并保证开环状焊缝的力学性能不下降。
在本实施例中，激光束的移动速度为700mm/s～1000mm/s。具体地，激光束的移动速度可为700mm/s、750mm/s、800mm/s、850mm/s、900mm/s、950mm/s或1000mm/s。而通过将激光束的移动速度设定在700mm/s～1000mm/s，这样便保证了在激光束移动路径上的待焊接件20的焊接部位能够受到足够的激光加热而被焊透，进而保证了各开环焊缝的力学性能。
优选地，激光束的移动速度可为800mm/s、850mm/s或900mm/s。那么通过上述设置，一方面保证了激光束的移动速度始终维持在预定速度水平，进而保证了激光焊接的加工效率，另一方面也保证了待焊接件20的焊接部位能够受到足够的激光加热而被焊透。
在本实施例中，激光束的移动速度为850mm/s。具体地，通过将激光束的移动速度限定为850mm/s，这样便在保证激光焊接的加工效率和保证待焊接件20的焊接部位能够受到足够的激光加热而被焊透，这两者之间达到了最优平衡。
在本实施例中，激光束通过连续激光器射出，激光束的cw功率为200w～250w。具体地，激光束的cw功率可为200w、205w、210w、215w、220w、225w、230w、235w、240w、245w或250w。
如此，通过将激光束的cw功率设定为200w～250w，这样结合激光束移动速度：850mm/s，便可由激光束的cw功率和激光束移动速度这两大参数共同划定出激光焊接工艺的优选工艺参数窗口，进而使得激光束在cw功率为200w～250w，移动速度为850mm/s下对待焊接件20进行焊接作业时，能够保证待焊接件20全焊透，进而保证了待焊接件20的焊接处的焊接质量。
在本实施例中，激光束的cw功率为225w。具体地，通过将激光束的cw功率设定为225w，这样激光束cw功率：225w和激光束移动速度：850mm/s，两者相结合便能够确定出最优的激光焊接工艺的优选工艺参数窗口，使得激光束在cw功率为225w，移动速度为850mm/s下对待焊接件20进行焊接作业时，能够使得待焊接件20的焊接质量最优化。
在本实施例中，激光束通过振镜系统射至两待焊接件20的焊接位置处。具体地，由于激光束通过振镜系统射至两待焊接件20的焊接位置处，如此由于激光束受到振镜系统的控制，其移动精度便得到了显著提高，进而也提升了激光焊接精度。
优选地，振镜系统具体为数字振镜系统，那么得益于数字振镜系统使用数字信号进行运算来控制电机，其可有效抑制环境干扰，这样即使数字振镜系统的工作环境中电磁干扰严重，其亦可正常工作，这样便显著提升了激光焊接加工的环境适应性。
在本实施例中，两待焊接件20分别为金属镀层和金属基材；或者，两待焊接件20分别为两异种金属件。具体地，当两待焊接件20分别为金属镀层和金属基材时，通过上述的激光加工方法，cw功率为225w和移动速度为850mm/s的激光束便可在金属镀层和金属基材的焊接区域形成若干根开环状的焊道，进而保证了金属镀层和金属基材在进行激光焊接的过程中无需通入保护性气体并显著降低了黑化现象发生的几率。
进一步地，当两待焊接件20分别为两异种金属，比如不锈钢件和铝件时，通过上述的激光加工方法，cw功率为225w和移动速度为850mm/s的激光束便可在不锈钢件和铝件的焊接处形成若干根开环状的焊道，进而保证了不锈钢件和铝件在进行激光焊接的过程中无需通入保护性气体并显著降低了黑化现象发生的几率。
以上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 (10)
1.一种开环激光焊接方法，应用于镀层金属焊接和异种金属焊接，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将两待焊接件相互贴合设置，并确定两所述待焊接件的焊接位置；
S2：在两所述待焊接件的所述焊接位置处通过激光束形成有若干根焊道，各所述焊道均为环状焊道，各所述环状焊道均保持同心并相互间隔设置，各所述环状焊道均为开环焊道。
2.根据权利要求1所述的开环激光焊接方法，其特征在于：各所述开环焊道均为圆环状焊道。
3.根据权利要求1所述的开环激光焊接方法，其特征在于：各所述开环状焊道的起始端与终点端均间隔设置且间隔距离为0.07mm～0.10mm。
4.根据权利要求3所述的开环激光焊接方法，其特征在于：各所述开环状焊道的所述起始端与所述终点端的间隔距离均为0.084mm。
5.根据权利要求1所述的开环激光焊接方法，其特征在于：所述激光束的移动速度为700mm/s～1000mm/s。
6.根据权利要求5所述的开环激光焊接方法，其特征在于：所述激光束的移动速度为850mm/s。
7.根据权利要求1所述的开环激光焊接方法，其特征在于：所述激光束通过连续激光器射出，所述激光束的cw功率为200w～250w。
8.根据权利要求7所述的开环激光焊接方法，其特征在于：所述激光束的cw功率为225w。
9.根据权利要求1～8任一项所述的开环激光焊接方法，其特征在于：所述激光束通过振镜系统射至两所述待焊接件的焊接位置处。
10.根据权利要求1～8任一项所述的开环激光焊接方法，其特征在于：两所述待焊接件分别为金属镀层和金属基材；或者，两所述待焊接件分别为两异种金属件。
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