CN110340527A - 基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法 - Google Patents

基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其步骤包括：将待焊接部位制成啮合接头形式；对啮合接头进行图像扫描并输入焊接控制中心，得到啮合接头的啮合轨迹；在焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹为啮合接头的啮合轨迹；选择啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线，并将其设置为振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹；在焊接控制中心控制下，振镜激光焊接头沿拟合曲线运动；同时，振镜激光焊接头发射出的激光束沿所设置的振镜激光扫描轨迹进行扫描。本发明适用于各种复杂形状的啮合接头的焊接，通过啮合接头的形状设计改善了激光焊接接头的残余应力分布。

Description

基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法。
背景技术
激光焊接是以高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法,可适用于相同金属材料和不同金属材料间的焊接。激光焊接过程是一个快速不均匀的热传导过程,焊缝附近会出现很大的温度梯度,因此焊后的结构中将有不同程度的残余应力和变形产生,这将直接影响焊接结构质量和使用性能。为了消除或减小在焊接过程中的残余应力，在保持激光焊接的优点上，提出了焊后残余应力的消除方法，如热处理消除法、锤击消除法、震动消除法和预载消除法。
但是普通的焊后残余应力消除方法增加的生产工序，并且对控制精度要求较高，如热处理温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能；锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。
普通的激光焊接系统受控制系统的限制，对于薄板焊接只能沿单一方向进行直线焊接。在对复杂形状的啮合接头焊接时需要的对点数较多，效率低，在实际焊接过程中无法满足高质量高效率的焊接工艺要求。
发明内容
为了改善激光焊接时的残余应力分布，本发明设计了啮合接头的接头形式，同时为了解决在对复杂形状的啮合接头焊接时需要的对点数较多，效率低，在实际焊接过程中无法满足高质量高效率的焊接工艺要求等问题，本发明提出了一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法。
本发明提供的一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，包括以下步骤：
S1、将工件的待焊接部位制成可紧密贴合的啮合接头(即先将工件的待焊接部位的两侧加工成可以互补的结构，再将两侧拼装形成可紧密贴合的啮合接头)；
S2、对所述啮合接头进行图像扫描并输入焊接控制中心，得到所述啮合接头的啮合轨迹；
S3、在所述焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹；
S4、在所述焊接控制中心确定振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹，具体操作为：
选择所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；设置振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；
S5、焊接过程中，在所述焊接控制中心控制下，所述振镜激光焊接头沿所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线运动；同时，所述焊接控制中心向所述振镜激光焊接头的X轴伺服机和Y轴伺服机发出实时指令信号调节所述振镜激光焊接头的X轴振镜和Y轴振镜的偏转，从而控制所述振镜激光焊接头发射出的激光束沿所设置的振镜激光扫描轨迹进行扫描。
本发明提供的薄板焊接方法的原理及有益效果是：
振镜激光的扫描主要受X、Y两轴振镜，X、Y两轴伺服机，聚焦透镜和焊接控制中心的控制来实现的。焊接控制中心依据设置好的振镜激光扫描轨迹向X、Y两轴伺服机发出实时指令信号，由X、Y两轴伺服机带动X、Y两轴振镜分别沿X轴和Y轴做出偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点恰好落在工件表面的待焊接部位上；由焊接控制中心同时控制振镜激光扫描轨迹与振镜激光焊接头的运动轨迹，使激光束沿工件表面待焊接部位进行快速定位扫描。
将工件的待焊接部位制成可紧密贴合的啮合接头再进行焊接，可以借助焊接过程中的顺位滑移或者残余应力拉压中和改善焊接残余应力的分布。啮合接头由待焊接部位两侧的互补结构拼装形成，其形状可以设计成锯齿状、脉冲状，或其他啮合形状，还可以设计为几种啮合形状的混合形式，具体可以根据实际情况结合残余应力的分布分析进行设计。
本发明的具体有益效果包括：(1)本发明提供的薄板焊接方法是利用振镜激光对薄板进行焊接，适用于各种复杂形状的啮合接头的焊接。本方法通过在焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹与振镜激光焊接头的运动轨迹，将激光束的偏转与振镜激光焊接头的机械运动相结合，即实现激光束沿设置好的振镜激光扫描轨迹扫描的同时振镜激光焊接头以一定的速度沿设置好的运动轨迹朝焊接方向运动，从而降低对振镜激光扫描范围的限制，提高了对工件待焊接尺寸大小的适应性，同时还能防止出现咬边现象，保证焊接接头的质量。(2)更重要的是，本方法通过将待焊接部位设计成啮合接头形状，借助焊接过程中的顺位滑移或者残余应力拉压中和使残余应力分布得到改善与抵消，从而大大降低了薄板的焊接残余应力，提高薄板焊接质量。同时，对于复杂的残余应力分布还可以将待焊接部位设计为各种具体的啮合形状，如锯齿状、脉冲状，或设计为几种啮合形状的混合形式。借助待焊接部位的形状设计来改善残余应力的分布，这种方法对于各种材料的焊接更具有针对性、适应性。
优选的，所述S4中，选择所述啮合接头的啮合轨迹上的位于啮合轨迹中轴线的多个均匀分布的坐标数据进行拟合处理，得到沿所述啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线。
设置振镜激光焊接头沿啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线进行运动，可以降低激光束在垂直于振镜激光焊接头运动方向上的摆动幅度，进一步防止出现咬边现象，保证焊接接头的质量，同时也提高了啮合接头设计的灵活性。
优选的，所述啮合接头为锯齿状啮合接头。
将啮合接头设计成锯齿状，通过改变锯齿的角度和宽度，改善焊接残余应力的分布，使横向焊接残余应力(即垂直于焊缝方向的残余应力)分解为沿锯齿方向的残余应力和沿水平方向的残余应力，前者(即分解后沿锯齿方向的残余应力)与纵向残余应力(即沿焊缝方向的残余应力)叠加使焊缝沿锯齿方向产生顺位移动释放残余应力，后者(即分解后沿水平方向的残余应力)使焊缝具有张开趋势释放残余应力。
优选的，所述锯齿状啮合接头的尺寸参数主要为：所述锯齿状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述锯齿状啮合接头的锯齿斜边的长度相等，且相邻两条锯齿斜边的夹角为90°；所述锯齿状啮合接头的锯齿高度不小于所述锯齿状啮合接头的厚度且不大于所述锯齿状啮合接头的厚度的4倍。
对于焊后残余应力大的材料，设置相邻两条锯齿斜边的夹角为90°，使得焊接接头产生少量顺位滑移便能释放残余应力。
优选的，所述锯齿状啮合接头的尺寸参数主要为：所述锯齿状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述锯齿状啮合接头的锯齿斜边的长度相等，且相邻两条锯齿斜边的夹角为120°；所述锯齿状啮合接头的锯齿高度不小于所述锯齿状啮合接头的厚度且不大于所述锯齿状啮合接头的厚度的4倍。
对于焊后残余应力小的材料，设置相邻两条锯齿斜边的夹角为120°，其相对于锯齿斜边的夹角为90°时易产生顺位滑移，从而保证焊接接头能够产生少量顺位滑移释放残余应力。
优选的，所述啮合接头为脉冲状啮合接头。
将啮合接头设计成脉冲状，通过改变脉冲状凸起高度和宽度，改善焊接残余应力的分布。对于脉冲状啮合接头，脉冲状凸起区域受两条横向焊缝与一条纵向焊缝的残余应力作用，脉冲状凸起区域横向残余应力为两条横向焊缝的纵向残余应力和一条纵向焊缝的横向残余应力的叠加，纵向残余应力为两条横向焊缝的横向残余应力和一条纵向焊缝的纵向残余应力的叠加，通过所述焊缝的残余应力叠加实现拉压中和，从而减小脉冲状啮合接头残余应力。
优选的，所述脉冲状啮合接头的尺寸参数主要为：所述脉冲状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度等于所述脉冲状啮合接头的厚度；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度等于2倍的所述脉冲状啮合接头的厚度。
对于焊后残余应力在焊缝处分布较为分散的材料，设计脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度等于脉冲状啮合接头的厚度，且脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度等于2倍的脉冲状啮合接头的厚度，在脉冲状啮合接头凸起处尽可能平衡残余应力。
优选的，所述脉冲状啮合接头的尺寸参数主要为：所述脉冲状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度与所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度相等；且所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度等于2倍的所述脉冲状啮合接头的厚度。
对于焊后残余应力在焊缝处分布较为集中的材料，设计脉冲状啮合接头的脉冲状凸起的高度等于脉冲状凸起的宽度度且等于2倍的脉冲状啮合接头的厚度，在脉冲状啮合接头凸起处尽可能平衡残余应力，避免在远离焊缝处发生残余应力的叠加。
下面通过具体实施方式及附图对本发明作进一步详细说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1是本发明实施例一、二中锯齿状啮合接头形状示意图。
图2是本发明实施例一中振镜激光扫描轨迹与振镜激光焊接头运动轨迹示意图。
图3是本发明实施例二中振镜激光扫描轨迹与振镜激光焊接头运动轨迹示意图。
图4是本发明实施例三、四中脉冲状啮合接头形状示意图。
图5是本发明实施例三中振镜激光扫描轨迹与振镜激光焊接头运动轨迹示意图。
图6是本发明实施例四中振镜激光扫描轨迹与振镜激光焊接头运动轨迹示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，包括以下步骤：
S1、将工件的待焊接部位制成可紧密贴合的啮合接头(即先将工件的待焊接部位的两侧加工成可以互补的结构，再将两侧拼装形成可紧密贴合的啮合接头)；
S2、对所述啮合接头进行图像扫描并输入焊接控制中心，得到所述啮合接头的啮合轨迹；
S3、在所述焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹；
S4、在所述焊接控制中心确定振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹，具体操作为：
选择所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；设置振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；
S5、焊接过程中，在所述焊接控制中心控制下，所述振镜激光焊接头沿所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线运动；同时，所述焊接控制中心向所述振镜激光焊接头的X轴伺服机和Y轴伺服机发出实时指令信号调节所述振镜激光焊接头的X轴振镜和Y轴振镜的偏转，从而控制所述振镜激光焊接头发射出的激光束沿所设置的振镜激光扫描轨迹进行扫描。
优选的，所述S4中，选择所述啮合接头的啮合轨迹上的位于啮合轨迹中轴线的多个均匀分布的坐标数据进行拟合处理，得到沿所述啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线。
优选的，所述啮合接头为锯齿状啮合接头。
优选的，所述锯齿状啮合接头的尺寸参数主要为：所述锯齿状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述锯齿状啮合接头的锯齿斜边的长度相等，且相邻两条锯齿斜边的夹角为90°；所述锯齿状啮合接头的锯齿高度不小于所述锯齿状啮合接头的厚度且不大于所述锯齿状啮合接头的厚度的4倍。
优选的，所述锯齿状啮合接头的尺寸参数主要为：所述锯齿状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述锯齿状啮合接头的锯齿斜边的长度相等，且相邻两条锯齿斜边的夹角为120°；所述锯齿状啮合接头的锯齿高度不小于所述锯齿状啮合接头的厚度且不大于所述锯齿状啮合接头的厚度的4倍。
优选的，所述啮合接头为脉冲状啮合接头。
优选的，所述脉冲状啮合接头的尺寸参数主要为：所述脉冲状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度等于所述脉冲状啮合接头的厚度；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度等于2倍的所述脉冲状啮合接头的厚度。
优选的，所述脉冲状啮合接头的尺寸参数主要为：所述脉冲状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度与所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度相等；且所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度等于2倍的所述脉冲状啮合接头的厚度。
实施例一
一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，包括以下步骤：
S1、将工件的待焊接部位制成可紧密贴合的啮合接头(即先将工件的待焊接部位的两侧加工成可以互补的结构，再将两侧拼装形成可紧密贴合的啮合接头)；
S2、对所述啮合接头进行图像扫描并输入焊接控制中心，得到所述啮合接头的啮合轨迹；
S3、在所述焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹；
S4、在所述焊接控制中心确定振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹，具体操作为：
选择所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；设置振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；
S5、焊接过程中，在所述焊接控制中心控制下，所述振镜激光焊接头沿所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线运动；同时，所述焊接控制中心向所述振镜激光焊接头的X轴伺服机和Y轴伺服机发出实时指令信号调节所述振镜激光焊接头的X轴振镜和Y轴振镜的偏转，从而控制所述振镜激光焊接头发射出的激光束沿所设置的振镜激光扫描轨迹进行扫描。
如图1为锯齿状啮合接头的形状示意图，图中D为锯齿状啮合接头的厚度，α为相邻两条锯齿斜边的夹角的一半，h为锯齿状啮合接头的锯齿高度。
本实施例中的啮合接头为锯齿状啮合接头，该锯齿状啮合接头的尺寸参数主要为：锯齿状啮合接头的厚度D为2mm～6mm；锯齿状啮合接头的锯齿斜边的长度相等，且相邻两条锯齿斜边的夹角2α为90°；锯齿状啮合接头的锯齿高度h不小于锯齿状啮合接头的厚度D且不大于锯齿状啮合接头的厚度D的4倍。
本实施例中，上述S4选择啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据，所选择的多个坐标数据同时还位于该啮合轨迹的中轴线上，对所选择的多个坐标数据进行拟合处理，得到沿该啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线；并将该拟合曲线设置为振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹。如图2所示，即为本实施例的振镜激光扫描轨迹(即啮合接头的啮合轨迹)与振镜激光焊接头的运动轨迹(即沿啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线)示意图。焊接过程中，在焊接控制中心控制下，振镜激光焊接头发射出的激光束沿振镜激光扫描轨迹扫描，同时振镜激光焊接头沿其运动轨迹朝焊接方向运动，通过激光束的偏转与振镜激光焊接头的机械运动相结合，实现激光束沿工件表面待焊接部位的快速定位扫描。
实施例二
一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，包括以下步骤：
S1、将工件的待焊接部位制成可紧密贴合的啮合接头(即先将工件的待焊接部位的两侧加工成可以互补的结构，再将两侧拼装形成可紧密贴合的啮合接头)；
S2、对所述啮合接头进行图像扫描并输入焊接控制中心，得到所述啮合接头的啮合轨迹；
S3、在所述焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹；
S4、在所述焊接控制中心确定振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹，具体操作为：
选择所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；设置振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；
S5、焊接过程中，在所述焊接控制中心控制下，所述振镜激光焊接头沿所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线运动；同时，所述焊接控制中心向所述振镜激光焊接头的X轴伺服机和Y轴伺服机发出实时指令信号调节所述振镜激光焊接头的X轴振镜和Y轴振镜的偏转，从而控制所述振镜激光焊接头发射出的激光束沿所设置的振镜激光扫描轨迹进行扫描。
如图1为锯齿状啮合接头的形状示意图，图中D为锯齿状啮合接头的厚度，α为相邻两条锯齿斜边的夹角的一半，h为锯齿状啮合接头的锯齿高度。
本实施例中的啮合接头为锯齿状啮合接头，该锯齿状啮合接头的尺寸参数主要为：锯齿状啮合接头的厚度D为2mm～6mm；锯齿状啮合接头的锯齿斜边的长度相等，且相邻两条锯齿斜边的夹角2α为120°；锯齿状啮合接头的锯齿高度h不小于锯齿状啮合接头的厚度D且不大于锯齿状啮合接头的厚度D的4倍。
本实施例中，上述S4选择啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据，所选择的多个坐标数据同时还位于该啮合轨迹的中轴线上，对所选择的多个坐标数据进行拟合处理，得到沿该啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线；并将该拟合曲线设置为振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹。如图3所示，即为本实施例的振镜激光扫描轨迹(即啮合接头的啮合轨迹)与振镜激光焊接头的运动轨迹(即沿啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线)示意图。焊接过程中，在焊接控制中心控制下，振镜激光焊接头发射出的激光束沿振镜激光扫描轨迹扫描，同时振镜激光焊接头沿其运动轨迹朝焊接方向运动，通过激光束的偏转与振镜激光焊接头的机械运动相结合，实现激光束沿工件表面待焊接部位的快速定位扫描。
实施例三
一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，包括以下步骤：
S1、将工件的待焊接部位制成可紧密贴合的啮合接头(即先将工件的待焊接部位的两侧加工成可以互补的结构，再将两侧拼装形成可紧密贴合的啮合接头)；
S2、对所述啮合接头进行图像扫描并输入焊接控制中心，得到所述啮合接头的啮合轨迹；
S3、在所述焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹；
S4、在所述焊接控制中心确定振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹，具体操作为：
选择所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；设置振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；
S5、焊接过程中，在所述焊接控制中心控制下，所述振镜激光焊接头沿所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线运动；同时，所述焊接控制中心向所述振镜激光焊接头的X轴伺服机和Y轴伺服机发出实时指令信号调节所述振镜激光焊接头的X轴振镜和Y轴振镜的偏转，从而控制所述振镜激光焊接头发射出的激光束沿所设置的振镜激光扫描轨迹进行扫描。
如图4为脉冲状啮合接头的形状示意图，图中D为脉冲状啮合接头的厚度，l为脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度，h为脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度。
本实施例中的啮合接头为脉冲状啮合接头，该脉冲状啮合接头的尺寸参数主要为：脉冲状啮合接头的厚度D为2mm～6mm；脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度h等于脉冲状啮合接头的厚度D；脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度l等于2倍的脉冲状啮合接头的厚度D。
本实施例中，上述S4选择啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据，所选择的多个坐标数据同时还位于该啮合轨迹的中轴线上，对所选择的多个坐标数据进行拟合处理，得到沿该啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线；并将该拟合曲线设置为振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹。如图5所示，即为本实施例的振镜激光扫描轨迹(即啮合接头的啮合轨迹)与振镜激光焊接头的运动轨迹(即沿啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线)示意图。焊接过程中，在焊接控制中心控制下，振镜激光焊接头发射出的激光束沿振镜激光扫描轨迹扫描，同时振镜激光焊接头沿其运动轨迹朝焊接方向运动，通过激光束的偏转与振镜激光焊接头的机械运动相结合，实现激光束沿工件表面待焊接部位的快速定位扫描。
实施例四
一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，包括以下步骤：
S1、将工件的待焊接部位制成可紧密贴合的啮合接头(即先将工件的待焊接部位的两侧加工成可以互补的结构，再将两侧拼装形成可紧密贴合的啮合接头)；
S2、对所述啮合接头进行图像扫描并输入焊接控制中心，得到所述啮合接头的啮合轨迹；
S3、在所述焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹；
S4、在所述焊接控制中心确定振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹，具体操作为：
选择所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；设置振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；
S5、焊接过程中，在所述焊接控制中心控制下，所述振镜激光焊接头沿所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线运动；同时，所述焊接控制中心向所述振镜激光焊接头的X轴伺服机和Y轴伺服机发出实时指令信号调节所述振镜激光焊接头的X轴振镜和Y轴振镜的偏转，从而控制所述振镜激光焊接头发射出的激光束沿所设置的振镜激光扫描轨迹进行扫描。
如图4为脉冲状啮合接头的形状示意图，图中D为脉冲状啮合接头的厚度，l为脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度，h为脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度。
本实施例中的啮合接头为脉冲状啮合接头，该脉冲状啮合接头的尺寸参数主要为：脉冲状啮合接头的厚度D为2mm～6mm；脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度h与脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度l相等；且脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度l等于2倍的脉冲状啮合接头厚度D。
本实施例中，上述S4选择啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据，所选择的多个坐标数据同时还位于该啮合轨迹的中轴线上，对所选择的多个坐标数据进行拟合处理，得到沿该啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线；并将该拟合曲线设置为振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹。如图6所示，即为本实施例的振镜激光扫描轨迹(即啮合接头的啮合轨迹)与振镜激光焊接头的运动轨迹(即沿啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线)示意图。焊接过程中，在焊接控制中心控制下，振镜激光焊接头发射出的激光束沿振镜激光扫描轨迹扫描，同时振镜激光焊接头沿其运动轨迹朝焊接方向运动，通过激光束的偏转与振镜激光焊接头的机械运动相结合，实现激光束沿工件表面待焊接部位的快速定位扫描。
除上述给出的具体实施例外，本方法还可以根据实际情况结合残余应力分布分析，将啮合接头设计为其他形状，或设计为几种形状的混合形式；啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线也可以依据振镜激光焊接头的工作范围结合工艺要求，灵活选择啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到拟合曲线，并将其设置为振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹。

Claims (8)

1.一种基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将工件的待焊接部位制成可紧密贴合的啮合接头；
S2、对所述啮合接头进行图像扫描并输入焊接控制中心，得到所述啮合接头的啮合轨迹；
S3、在所述焊接控制中心设置振镜激光扫描轨迹为所述啮合接头的啮合轨迹；
S4、在所述焊接控制中心确定振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹，具体操作为：
选择所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据进行拟合处理，得到所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；设置振镜激光焊接头在焊接过程中的运动轨迹为所述齿合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线；
S5、焊接过程中，在所述焊接控制中心控制下，所述振镜激光焊接头沿所述啮合接头的啮合轨迹上的多个坐标数据的拟合曲线运动；同时，所述焊接控制中心向所述振镜激光焊接头的X轴伺服机和Y轴伺服机发出实时指令信号调节所述激光焊接头的X轴振镜和Y轴振镜的偏转，从而控制所述激光焊接头发射出的激光束沿所设置的振镜激光扫描轨迹进行扫描。
2.根据权利要求1所述的基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其特征在于，所述S4中，选择所述啮合接头的啮合轨迹上的位于啮合轨迹中轴线的多个均匀分布的坐标数据进行拟合处理，得到沿所述啮合接头的啮合轨迹的中轴线方向的拟合曲线。
3.根据权利要求1或2所述的基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其特征在于，所述啮合接头为锯齿状啮合接头。
4.根据权利要求3所述的基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其特征在于，所述锯齿状啮合接头的尺寸参数主要为：所述锯齿状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述锯齿状啮合接头的锯齿斜边的长度相等，且相邻两条锯齿斜边的夹角为90°；所述锯齿状啮合接头的锯齿高度不小于所述锯齿状啮合接头的厚度且不大于所述锯齿状啮合接头的厚度的4倍。
5.根据权利要求3所述的基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其特征在于，所述锯齿状啮合接头的尺寸参数主要为：所述锯齿状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述锯齿状啮合接头的锯齿斜边的长度相等，且相邻两条锯齿斜边的夹角为120°；所述锯齿状啮合接头的锯齿高度不小于所述锯齿状啮合接头的厚度且不大于所述锯齿状啮合接头的厚度的4倍。
6.根据权利要求1或2所述的基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其特征在于，所述啮合接头为脉冲状啮合接头。
7.根据权利要求1所述的基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其特征在于，所述脉冲状啮合接头的尺寸参数主要为：所述脉冲状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度等于所述脉冲状啮合接头的厚度；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度等于2倍的所述脉冲状啮合接头的厚度。
8.根据权利要求1所述的基于振镜激光的啮合接头薄板焊接方法，其特征在于，所述脉冲状啮合接头的尺寸参数主要为：所述脉冲状啮合接头的厚度为2mm～6mm；所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起高度与所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度相等；且所述脉冲状啮合接头的脉冲状凸起宽度等于2倍的所述脉冲状啮合接头的厚度。
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