CN109570763A - 异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于激光焊接技术领域，公开了异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备。方法包括以下步骤：S1将第一、第二金属母材安装固定，第一金属母材和第二金属母材接触形成有接缝，其中，第一金属母材对激光的吸收率低于第二金属母材对激光的吸收率；S2、启动激光器发射激光束，并调整激光束激光焦点到焊缝的偏移量，使激光焦点位于第一金属母材上；S3、控制激光束按预定的焊接速度和方向以回旋式摆动的方式对接缝进行焊接。设备，包括激光器、夹紧机构和用于控制激光束以回旋式摆动方式进行焊接的控制系统。本发明所提供的异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备，其焊接质量佳，且焊接效率高。

Description

异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，尤其涉及异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备。

背景技术

伴随着现代工业的发展和科学技术的进步，对焊接构件的性能提出了更高、更苛刻的要求，除需满足普通性能之外，还要求满足如高温强度、耐磨性、耐腐蚀性、低温韧性、磁性、导电性、导热性等多方面的要求。钢与铜及铜合金的焊接不仅充分发挥了材料各自的性能和作用，达到了充分利用的目的，而且还能大大节省材料，降低成本。因此开展此方面的研究极其重要，有很大的发展前景。

铜与钢焊接是典型的异种材料焊接。铜和钢的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能都有着很大的差异，不利于铜与钢的直接焊接。基于激光焊接的热能密度大、熔化金属量少、热影响区窄、接头质量高、生产效率高等优点，铜与钢的激光焊接已成为当前的发展趋势。但是铜对大多数工业应用激光的吸收率都比较低，且铜在焊接过程中还容易出现氧化、气孔、裂纹等缺陷。对于工业上广泛使用的多模激光器仍然很难实现铜与钢优质高效的焊接，基于多模激光器的铜与钢异种金属激光焊接工艺有待进一步开发。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备，其焊接质量佳，且焊接效率高。

本发明的技术方案是异种金属激光摆动焊接方法，包括以下步骤：

S1、将第一金属母材和第二金属母材安装固定，所述第一金属母材和所述第二金属母材接触形成有接缝，其中，所述第一金属母材对激光的吸收率低于所述第二金属母材对激光的吸收率；

S2、启动激光器发射激光束，并调整激光束激光焦点到接缝的偏移量，使激光焦点位于所述第一金属母材上；

S3、控制激光束按预定的焊接速度和方向以回旋式摆动的方式对接缝进行焊接。

可选地，在步骤S1中，所述第一金属母材和所述第二金属母材的待焊接部位对接无错边。

可选地，在步骤S2中，所述偏移量为0.4-0.7mm。

可选地，在步骤S3中，所述激光束的焊接轨迹为多个连续的单元波形组成的螺旋线，所述单元波形包括第二圆弧轨迹段和相对于所述第二圆弧轨迹段回旋的第一圆弧轨迹段，所述第一圆弧轨迹段和所述第二圆弧轨迹段首尾连接且分别位于所述接缝的两侧。

可选地，所述第一圆弧轨迹段作用于第一金属母材上，所述第二圆弧轨迹段作用于第二金属母材上，所述第二圆弧轨迹段的起始端连接于所述第一圆弧轨迹段的末端，所述第一圆弧轨迹段的起始端位于所述第二圆弧轨迹段两端之间，且所述第二圆弧轨迹段的末端连接于相邻单元波形中第一圆弧轨迹段的起始端。

可选地，所述第一圆弧轨迹段的曲率半径小于所述第二圆弧轨迹段的曲率半径。

可选地，在步骤S3中，在焊接过程同时通过吹气保护装置对所述接缝吹保护气。

可选地，所述保护气分别从所述吹气保护装置的同轴吹气保护组件和背面吹气保护组件吹出，并流向接缝的正面和背面。

本发明还提供了异种金属焊接设备，其特征在于，包括

激光器，用于发射激光束为接缝的焊接提供能量；

夹紧机构，用于装夹固定第一金属母材和第二金属母材，使所述第一金属母材和第二金属母材的待焊接部位接触形成接缝；及

控制系统，用于控制激光束按设定的焊接速度和方向以回旋式摆动的方式对所述接缝进行焊接。

可选地，还包括用于向所述接缝吹保护气的吹气保护装置，所述吹气保护装置包括用于向所述接缝正面吹保护气的同轴吹气保护组件、用于向所述接缝背面吹保护气的背面吹气保护组件和用于提供保护气的供气装置，所述同轴吹气保护组件与所述激光器的镜头同轴设置，所述同轴吹气保护组件的上端与激光器的镜头连接，所述同轴吹气保护组件的下端设置有吹气口，所述吹气口位于所述接缝的上方，且所述吹气口到所述接缝的距离为15-20mm，所述同轴吹气保护组件设置有用于供激光束穿过的通孔，所述激光束穿过所述通孔聚焦在金属母材上，所述背面吹气组件包括由于承载金属母材的承载台，所述夹紧机构设于所述承载板上，所述承载台的侧面设置有用于通入保护气对接缝进行保护的进气孔，所述进气孔与所述承载台的上表面连通，且所述进气孔内设置有用于减缓保护气冲击的挡块。

本发明所提供的异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备，将激光束激光焦点的初始位置设于第一金属母材上，通过采用回旋式摆动的方式控制激光束移动对异种金属的焊缝进行焊接，在组成激光束移动路径的单元波形中，具有小曲率半径的第一圆弧轨迹段作用于第一金属母材上，第一金属母材受到激光束作用的频率高和密集程度大，提高了第一金属母材对激光束能量的吸收效率，具有大曲率半径的第二圆弧轨迹段作用于第二金属母材上，使得第一金属母材和第二金属母材的待焊接部位能同时熔化形成熔池，带来的有益效果包括：

其一，激光束的回旋式摆动可以延长熔池的停留时间，增加了第一金属母材4和第二金属母材5液态金属的混合时间；

其二，随着激光束射入熔池蒸发产生焊接小孔，焊接小孔高效地吸收射入激光束的能量，从而进一步使焊接小孔四壁的金属熔化，提高对激光能量的利用率；

其三，焊接小孔能随着激光束的摆动而进行摆动，减小接缝的深宽比，焊接小孔为熔池提供了搅拌力，有利于气泡的上浮，从而达到减少气孔的目的，并有利于熔池中第一金属母材和第二金属母材的混合，从而有效消除因异种金属物理和化学性能上的较大差异所导致的焊接难题。

其与现有的激光焊接技术相比，焊缝成形美观，无裂纹、气孔、未焊透、未熔合等焊接缺陷，焊接工艺性能良好。

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。

图1是本发明实施例提供的异种金属激光摆动焊接方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的异种金属激光摆动焊接方法中激光束的回旋式摆动路径的示意图；

图3是发明实施例1中T2紫铜和T304不锈钢的接缝表面成形图；

图4是对比实施例中T2紫铜和T304不锈钢的接缝表面成形图；

图5是发明实施例1中T2紫铜和T304不锈钢接缝处的载荷-位移曲线；

图6是对比实施例中T2紫铜和T304不锈钢接缝处的载荷-位移曲线。

图7是本发明实施例提供的异种金属焊接的设备中吹气保护装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的异种金属焊接的设备中吹气保护装置的主视图。

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。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其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结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1所示，本发明实施例提供的异种金属激光摆动焊接方法，包括以下步骤：

S1、将第一金属母材4和第二金属母材5安装固定，第一金属母材4和第二金属母材5接触形成有接缝6，其中，第一金属母材4对激光的吸收率低于第二金属母材5对激光的吸收率；

S2、启动激光器1发射激光束11，并调整激光束11激光焦点到接缝6的偏移量，使激光焦点位于第一金属母材4上；

S3、控制激光束11按预定的焊接速度和方向以回旋式摆动的方式对接缝6进行焊接。

具体地，激光束11按预定的焊接速度和方向以回旋式摆动的方式焊接，即激光束由接缝中心线103的一侧回旋摆动至另一侧同时沿接缝中心线103单向运动，形成螺旋线的焊接轨迹，螺旋线41在接缝中心线103两侧圆弧轨迹段的曲率半径不同，其中曲率半径小的圆弧轨迹段位于第一金属母材4，曲率半径大的圆弧轨迹段位于第二金属母材5。如图2所示，第一圆弧轨迹段101的曲率半径小于第二圆弧轨迹段102的曲率半径。在焊接过程，由于作用在第一金属母材4上的第一圆弧轨迹段101曲率半径较小，第一金属母材4待焊接部位在相同时间内受到激光束11作用的频率高且受到激光束11作用的密集程度大，第一金属母材4对激光能量的吸收多，从而使得第一金属母材4熔化的速度变快，第一金属母材4与第二金属母材5能同时熔化并形成熔池，因第一金属母材4与第二金属母材5的待焊接部位都是熔融状态的液态金属，相互渗透混合能力强；在激光束11作用下熔池内会产生焊接小孔，焊接小孔能进一步提高对激光束11能量的吸收效率，用于对熔池进行加热，延长熔池的停留时间；且焊接小孔伴随着激光束11的摆动而摆动，对熔池内的液态金属起到搅拌作用，进一步促进第一金属母材4和第二金属母材5的熔融液体金属大量混合，提高接缝6处的连接性能，有效消除因异种金属因物理和化学性能上的较大差异所存在的焊接难题。

可选地，在实施焊接之前，需对激光器1的输出功率、焊接速度、激光束11的摆动幅度和摆动频率等参数进行设定。

可选地，在步骤S1前，先通过砂纸对第一金属母材4和第二金属母材5的待焊接部位进行打磨，再通过超声波清洗器进行清洗，以除去待焊接部位表面的氧化物和油污，防止氧存在化物和油污影响焊接性能。

可选地，在步骤S1中，第一金属母材4和第二金属母材5紧密接触贴合，以减小两者之间的接缝6，避免第一金属母材4和第二金属母材5之间的接缝6过大，导致焊接后产生虚焊，且第一金属母材4和第二金属母材5的待焊接部位对接无错边。可选地，在步骤S2中，如图8所示，偏移量D为0.4-0.7mm，通过优化偏移量D，控制第一金属母材熔化后形成熔池的大小，利于熔池内一种金属母材液态金属相互渗透，还可有效的控制接缝6焊接成形的宽度，使得接缝6焊接成形的表面美观。

可选地，在步骤S3中，如图2所示，激光束11的焊接轨迹为多个连续的单元波形100组成的螺旋线10，单元波形100包括第二圆弧轨迹段102和沿运动方向V相对于第二圆弧轨迹段102回旋的第一圆弧轨迹段101，第一圆弧轨迹段101和第二圆弧轨迹段102首尾连接且分别位于接缝中心线103的两侧，第一圆弧轨迹段101作用于第一金属母材4上，第二圆弧轨迹段102作用于第二金属母材5上，第二圆弧轨迹段102的起始端连接于第一圆弧轨迹段101的末端，第一圆弧轨迹段101的起始端位于第二圆弧轨迹段102两端之间，且第二圆弧轨迹段102的末端连接于相邻单元波形100中第一圆弧轨迹段101的起始端，第一圆弧轨迹段101的曲率半径小于第二圆弧轨迹段102的曲率半径。在焊接过程，由于作用在第一金属母材4上的第一圆弧轨迹段101曲率半径较小，第一金属母材4待焊接部位在相同时间内受到激光束11作用的频率高且受到激光束11作用的密集程度大，第一金属母材4对激光能量的吸收多，从而使得第一金属母材4熔化的速度变快，第一金属母材4与第二金属母材5能同时熔化并形成熔池，因第一金属母材4与第二金属母材5的待焊接部位都是熔融状态的液态金属，相互渗透混合能力强；在激光束11作用下熔池内会产生焊接小孔，焊接小孔能进一步提高对激光束11能量的吸收效率，用于对熔池进行加热，延长熔池的停留时间；且焊接小孔伴随着激光束11的摆动而摆动，对熔池内的液态金属起到搅拌作用，进一步促进第一金属母材4和第二金属母材5的熔融液体金属大量混合，提高接缝6处的连接性能，有效消除因异种金属因物理和化学性能上的较大差异所存在的焊接难题。

可选地，在步骤S3中，在焊接过程同时通过吹气保护装置3对接缝6吹保护气，保护气分别从吹气保护装置3的同轴吹气保护组件31和背面吹气保护组件32吹出，并流向接缝6的正面和背面，有效地清除并隔绝接缝6周围的空气，防止在焊接过程熔融的液态金属发生氧化。

实际应用中，激光器1的激光功率、焊接速度、激光束11的摆动幅度和摆动频率等参数控制焊接能量的输入量，是影响第一金属母材4和第二金属母材5接缝6的焊接效率的决定因素。

如图7和图8所示，本发明还提供了异种金属焊接设备，包括

激光器1，用于发射激光束11为接缝6的焊接提供能量；

夹紧机构2，用于装夹固定第一金属母材4和第二金属母材5，使第一金属母材4和第二金属母材5的待焊接部位接触形成接缝6；及

控制系统，用于控制激光束11按设定的焊接速度和方向以回旋式摆动的方式对接缝6进行焊接。

工作时，先通过夹紧机构2将第一金属母材4和第二金属母材5夹固定，使第一金属母材4和第二金属母材5的待焊接部位紧密贴合，以减小两者之间的接缝6，接着，激光器1在控制系统的作用下发射出激光束11，激光束11激光焦点的初始位置位于第一金属母材4的待焊接部位上，并控制激光束11按照设定的速度和方向以回旋式摆动的方式对第一金属母材4和第二金属母材5的接缝6进行焊接，第一金属母材4和第二金属母材5的待焊接部位在激光束11的作用下逐渐融化变成液态并形成熔池，熔池中第一金属母材4和第二金属母材5的液态金属相互混合从而实现连接。

可选地，还包括用于向接缝6吹保护气的吹气保护装置3，吹气保护装置3包括用于向接缝6正面吹保护气的同轴吹气保护组件31、用于向接缝6背面吹保护气的背面吹气保护组件32和用于提供保护气的供气装置(图中未示出)。激光束11对第一金属母材4和第二金属母材5进行熔化过程，为了防止液态金属发生氧化，通过向接缝6的正面和背面吹保护气，可以清除并隔绝接缝6周围的空气。

可选地，同轴吹气保护组件31与激光器1的镜头同轴设置，同轴吹气保护组件31的上端与激光器1的镜头连接，同轴吹气保护组件31的下端设置有吹气口311，吹气口311位于接缝6的上方，且吹气口311与接缝6相距设置，同轴吹气保护组件31设置有用于供激光束11穿过的通孔，激光束11穿过通孔聚焦在金属母材上。同轴吹气保护组件31的吹气口311能随激光束11移动，当激光束11对金属母材加热过程中，吹气口311吹出的保护气只清除金属母材熔化区域内空气，减少保护气的消耗。同时，金属母材熔化形成熔池，熔池内在激光束11的作用下会产生焊接小孔，同轴吹气保护组件31能将保护气吹入焊接小孔内，将其内部的空气排出，能更好的保护接缝6。

可选地，如图8所示，吹气口311到焊缝的距离H为15-20mm，优化吹气口311到接缝6的距离H，确定保护气的保护范围。

可选地，同轴吹气保护组件31吹气口311吹出保护气的气压为0.2-0.4MPa。

可选地，背面吹气组件32包括由于承载金属母材的承载台321，夹紧机构2设于承载台321上，承载台321的侧面设置有用于通入保护气对接缝6进行保护的进气孔322，进气孔322与承载台321的上表面连通，使得保护气能散逸到接缝6的背面，清除并隔绝接缝6背面的空气，且进气孔322内设置有用于减缓保护气冲击的挡块(图中未示出)，通入进气孔322的保护气经挡块的缓冲后在作用于接缝6的背面，防止保护气的气流冲击量过大，导致第一金属母材4和第二金属母材5为位置发生改变，使得接缝6对接不整齐或接缝6间隙过大，从而影响焊接效果，导致接缝6处的连接性能差。

实际应用中，进气孔322可直接连通于承载台321上表面，或者，承载台321的上表面具有多个均匀分布的散气孔，各散气孔均与进气孔322连通，这样使接缝6的背面能均匀的受到保护气的保护，保护的范围更全面。

可选地，进气孔322通入保护气的气流为10-15L/min，控制保护气的流量，在保证有效清除并隔绝空气的前提下，避免保护气消耗量过大，造成资源浪费。

可选地，供气装置所提供的保护气为惰性气体。

一实施例中本发明中采用上述的焊接方法和吹气保护装置3对T2紫铜和T304不锈钢进行焊接，其中，第一金属母材4为T2紫铜，第二金属母材5为T304不锈钢，具体操作如下：

S10、通过砂纸对T2紫铜和T304不锈钢的待焊接部位进行打磨，用干燥的压缩空气吹掉待焊接部位表面的颗粒，以除去待焊接部位表面的氧化层，再将T2紫铜和T304不锈钢放入超声波清洗机中用酒精进行清洗，然后用无尘布充分擦拭干净，除去待焊接部位表面的油污，防止油污和氧化层影响异种金属的焊接质量；

S20、对通过夹紧机构2将T2紫铜和T304不锈钢安装固定在背面吹气保护组件32上，使T2紫铜和T304不锈钢的待焊接部位紧密接触贴合，以减小接缝6的间隙，避免T2紫铜和T304不锈钢之间的间隙过大，导致焊接后产生虚焊，并使T2紫铜和T304不锈钢的待焊接部位对接无错边；

S30、采用YAG固体连续激光器1发射激光束11，激光器1的激光入射功率P＝2900W,离焦量f＝0，调整激光束11使激光焦点到接缝6的偏移量D为0.5mm，为了加快T2紫铜熔化，将激光焦点的初始位置设于T2紫铜的待焊接部位上；

S40、控制激光束11按40mm/s的焊接速率从接缝中心线103的T2紫铜一侧回旋摆动至T304不锈钢一侧同时沿接缝的长度方向运动(回旋式摆动的方式)对接缝6进行焊接，激光束11在T2紫铜一侧上的运动路径为第一圆弧轨迹段101，激光束11在T304不锈钢一侧上的运动路径为第二圆弧轨迹段102，第二圆弧轨迹段102的起始端连接于第一圆弧轨迹段101的末端，且第二圆弧轨迹段102的末端连接于相邻单元波形100中第一圆弧轨迹段101的起始端，多条第一圆弧轨迹段101和第二圆弧轨迹段102首尾依序连接组成螺旋线10形状的焊接轨迹，在激光束11的作用下T2紫铜和T304不锈钢温度快速升高熔化为液态金属，同时，控制同轴吹气保护组件31和背面吹气保护组件32向接缝6吹保护气，清除并隔绝接缝6周围的空气，防止熔融的液态金属发生氧化。其中，激光束11的摆动幅度Amp＝2.0mm，摆动频率Freq＝80Hz，保护气采用纯度为99.99％的氩气，同轴吹气保护组件31吹气口311吹出氩气的气压为0.3MPa,同轴吹气保护组件31吹气口311到接缝6的距离H为18mm，背面吹气保护组件32进气口通入氩气的气流为15L/min。在焊接过程，由于第一圆弧轨迹段101的曲率半径小于第二圆弧轨迹段102的曲率半径，在相同时间内激光束11作用于T2紫铜上的频率和密集程度高于T304不锈钢，提高T2紫铜对激光束能量的吸收效率，从而加快T2紫铜熔化，T2紫铜的熔化速度与T304不锈钢的熔化速度相一致，T2紫铜和T304不锈钢的待焊接部位熔化后形成熔池，因T2紫铜和T304不锈钢的待焊接部位都是熔融状态的液态金属，相互渗透混合能力强，不存在因T2紫铜对激光束能量吸收率低从而熔化慢且熔化量少，导致出现熔池内液态的T2紫铜和T304不锈钢混合量小，渗透弱的问题，有效地提高接缝6处的连接性能。熔池在激光束11的作用会产生焊接小孔，焊接小孔的存在有利于T2紫铜和T304不锈钢对激光能量的吸收，保证焊接小孔内具有足够的热量对焊接小孔的四周进行加热，防止熔池冷凝，从而延长熔池的停留时间，增加了T2紫铜和T304不锈钢熔池相互混合渗透的时间；随着激光束11的回旋式摆动，焊接小孔也随之摆动，为T2紫铜和T304不锈钢熔池的混合提供搅拌力，进一步的使T2紫铜和T304不锈钢熔池内的液态金属大量混合，提高T2紫铜和T304不锈钢接缝6处的连接性能。如图3所示为T2紫铜和T304不锈钢的接缝6的表面成形，可通过微机控制电子试验机对T2紫铜和T304不锈钢的接缝6处进行拉伸试验获得载荷-位移曲线，如图5所示。

对比实施例：采用现有技术中激光束11未摆动的焊接方法对T2紫铜和T304不锈钢。原理如下：在激光束11的作用下，由于T2紫铜对激光束11能量的吸收效率低，T2紫铜不能直接被熔化，而是在T304不锈钢熔化后通过热传递将热量传递给T2紫铜，使T2紫铜溶化，这过程T2紫铜待焊接部位熔化量少，熔化后的液态T2紫铜和T304不锈钢混合量较少，液态T2紫铜和T304不锈钢渗透能力弱，导致接缝6连接性能较差。其中，采用激光入射功率P＝2200W，离焦量f＝0的YAG固体连续激光器11，焊接速率v＝40mm/s。如图4所示为T2紫铜和T304不锈钢接缝6的表面成形，可通过微机控制电子试验机对液态T2紫铜和T304不锈钢接缝6处进行拉伸试验获得载荷-位移曲线，如图6所示。

通过对图3和图4进行比较，激光摆动焊接方法的接缝6表面成形大于激光未摆动焊接方法的接缝6表面成形，说明使用本发明提供的焊接方法的接缝6处T2紫铜和T304不锈钢相互融合渗透程度高，本发明激光摆动焊接方法的接缝6表面成形要明显优于激光未摆动焊接方法的接缝6表面成形；通过软件对图5和图6的焊接接头载荷f-位移s曲线计算得出，激光未摆动焊接方法的接缝6处的平均抗拉强度是186MPa，本发明激光摆动焊接方法的接缝6处的平均抗拉强度达到238MPa，即采用本发明激光摆动焊接方法焊接得出的接缝6力学性能提高了28％。

当然，可以理解地，本发明所提供的异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备还可以用于如：铜和铝、铝和铁、铜和铁等异种金属的焊接。

本发明实施例所提供的异种金属激光摆动焊接方法及异种金属焊接设备，带来的有益效果包括：

其一，激光束11的回旋式摆动可以延长熔池的停留时间，增加了第一金属母材4和第二金属母材5液态金属的混合时间；

其二，随着激光束11射入熔池蒸发产生焊接小孔，焊接小孔高效地吸收射入激光束11的能量，从而进一步使焊接小孔四壁的金属熔化，提高对激光能量的利用率；

其三，焊接小孔能随着激光束11的摆动而进行摆动，减小接缝的深宽比，且焊接小孔的摆动为熔池提供了搅拌力，有利于气泡的上浮，从而达到减少气孔的目的，还有利于熔池中第一金属母材4和第二金属母材5大量混合，从而有效消除因异种金属物理和化学性能上的较大差异所导致的焊接难题。

其与现有的激光焊接技术相比，焊缝成形美观，无裂纹、气孔、未焊透、未熔合等焊接缺陷，焊接工艺性能良好。

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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.异种金属激光摆动焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将第一金属母材和第二金属母材安装固定，所述第一金属母材和所述第二金属母材接触形成有接缝，其中，所述第一金属母材对激光的吸收率低于所述第二金属母材对激光的吸收率；

S2、启动激光器发射激光束，并调整激光束激光焦点到接缝的偏移量，使激光焦点位于所述第一金属母材上；

S3、控制激光束按预定的焊接速度和方向以回旋式摆动的方式对接缝进行焊接。

2.如权利要求1所述的异种金属激光摆动焊接方法，其特征在于，在步骤S1中，所述第一金属母材和所述第二金属母材的待焊接部位对接无错边。

3.如权利要求1所述的异种金属激光摆动焊接方法，其特征在于，在步骤S2中，所述偏移量为0.4-0.7mm。

4.如权利要求1所述的异种金属激光摆动焊接方法，其特征在于，在步骤S3中，所述激光束的焊接轨迹为多个连续的单元波形组成的螺旋线，所述单元波形包括第二圆弧轨迹段和相对于所述第二圆弧轨迹段回旋的第一圆弧轨迹段，所述第一圆弧轨迹段和所述第二圆弧轨迹段首尾连接且分别位于所述接缝的两侧。

5.如权利要求4所述的异种金属激光摆动焊接方法，其特征在于，所述第一圆弧轨迹段作用于第一金属母材上，所述第二圆弧轨迹段作用于第二金属母材上，所述第二圆弧轨迹段的起始端连接于所述第一圆弧轨迹段的末端，所述第一圆弧轨迹段的起始端位于所述第二圆弧轨迹段两端之间，且所述第二圆弧轨迹段的末端连接于相邻单元波形中第一圆弧轨迹段的起始端。

6.如权利要求5所述的异种金属激光摆动焊接方法，其特征在于，所述第一圆弧轨迹段的曲率半径小于所述第二圆弧轨迹段的曲率半径。

7.如权利要求1所述的异种金属激光摆动焊接方法，其特征在于，在步骤S3中，在焊接过程同时通过吹气保护装置对所述接缝吹保护气。

8.如权利要求7所述的异种金属激光摆动焊接方法，其特征在于，所述保护气分别从所述吹气保护装置的同轴吹气保护组件和背面吹气保护组件吹出，并流向接缝的正面和背面。

9.异种金属焊接设备，其特征在于，包括

激光器，用于发射激光束为接缝的焊接提供能量；

夹紧机构，用于装夹固定第一金属母材和第二金属母材，使所述第一金属母材和第二金属母材的待焊接部位接触形成接缝；及

控制系统，用于控制激光束按设定的焊接速度和方向以回旋式摆动的方式对所述接缝进行焊接。

10.如权利要求9所述的异种金属焊接设备，其特征在于，还包括用于向所述接缝吹保护气的吹气保护装置，所述吹气保护装置包括用于向所述接缝正面吹保护气的同轴吹气保护组件、用于向所述接缝背面吹保护气的背面吹气保护组件和用于提供保护气的供气装置，所述同轴吹气保护组件与所述激光器的镜头同轴设置，所述同轴吹气保护组件的上端与激光器的镜头连接，所述同轴吹气保护组件的下端设置有吹气口，所述吹气口位于所述接缝的上方，且所述吹气口到所述接缝的距离为15-20mm，所述同轴吹气保护组件设置有用于供激光束穿过的通孔，所述激光束穿过所述通孔聚焦在金属母材上，所述背面吹气组件包括由于承载金属母材的承载台，所述夹紧机构设于所述承载板上，所述承载台的侧面设置有用于通入保护气对接缝进行保护的进气孔，所述进气孔与所述承载台的上表面连通，且所述进气孔内设置有用于减缓保护气冲击的挡块。