CN110465741A - 一种同轴双激光电弧复合焊接装置及方法 - Google Patents

一种同轴双激光电弧复合焊接装置及方法 Download PDF

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CN110465741A CN201910736411.XA CN201910736411A CN110465741A CN 110465741 A CN110465741 A CN 110465741A CN 201910736411 A CN201910736411 A CN 201910736411A CN 110465741 A CN110465741 A CN 110465741A
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汪伟
高辉
周晚君
邓力
张恒
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Abstract

本发明提供一种同轴双激光电弧复合焊接装置及方法,该装置包括:光纤激光器、半导体激光器、MAG焊机、激光焊接头和MAG焊枪;激光焊接头包括第一输入接口、第二输入接口和激光输出头;MAG焊枪与MAG焊机相连接;激光焊接头还包括同轴聚焦装置,同轴聚焦装置用于将光纤激光和半导体激光进行同轴聚焦,获取同轴聚焦激光;同轴聚焦激光经激光输出头输出,并与MAG焊枪输出的焊滴重合于同一熔池。本发明提供的电弧复合焊接装置及方法,通过将双激光进行同轴,然后再与MAG焊相复合于同一熔池,对目标进行焊接,在不引起焊缝背面成形差,出现咬边、未熔合等缺陷的同时,能够最大程度的提升焊接深度,其焊接深度可以达到15mm以上。

Description

一种同轴双激光电弧复合焊接装置及方法
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域,尤其涉及一种同轴双激光电弧复合焊接装置及方法。
背景技术
目前,利用激光电弧复合焊接较厚不锈钢板的方式主要采用:使用单光纤激光与MAG焊机进行复合焊接,或者使用单激光双MAG焊机进行复合焊接两种方式。上述两种方式虽然可以对一般板材实现单面焊接、两面成型的效果,但是在激光功率一定的情况下仅能实现对5-10mm厚的薄板材进行焊接。当需要对更厚的板材进行焊接时,则需要进一步提高激光发生器的功率。但一方面,提高激光发生器的激光功率会导致设备价格呈指数增加,同时还对配套的焊接头和水冷装置提出更高的要求;另一方面,由于高能量密度光斑的直径较小,还会导致焊缝背面成形差,出现咬边、未熔合等缺陷。
因此,提供一种经济可靠、焊接深度更厚的焊接装置及方法,成为当前激光焊接技术领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种同轴双激光电弧复合焊接装置及方法,用以解决或部分解决现有技术中在焊接时存在的不足。
一方面,本发明实施例提供一种同轴双激光电弧复合焊接装置,包括:光纤激光器、半导体激光器、MAG焊机、激光焊接头和MAG焊枪;其中,激光焊接头包括第一输入接口、第二输入接口和激光输出头,第一输入接口用于接收光纤激光器产生的光纤激光;第二输入接口用于接收半导体激光器产生的半导体激光;MAG焊枪与MAG焊机相连接;激光焊接头还包括同轴聚焦装置,该同轴聚焦装置用于将光纤激光和半导体激光进行同轴聚焦,获取同轴聚焦激光;同轴聚焦激光经激光输出头输出,并与MAG焊枪输出的焊滴重合于同一熔池。
另一方面,本发明实施例提供一种同轴双激光电弧复合焊接方法,包括:分别获取光纤激光和半导体激光;将获取的光纤激光和半导体激光进行同轴聚焦,获取同轴聚焦激光;将获取的同轴聚焦激光与MAG焊机输出的焊滴进行电弧复合后,作用于焊接目标上的同一熔池以对焊接目标进行焊接。
本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置及方法,通过将双激光进行同轴,然后再与MAG焊相复合于同一熔池,对目标进行焊接,综合利用了双激光和MAG焊的优势,在不会导致焊缝背面成形差,出现咬边、未熔合等缺陷的同时,能够最大程度的提升焊接深度,其焊接深度可以达到15mm以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,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为本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的又一同轴双激光电弧复合焊接装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接方法的流程示意图;
其中,1-光纤激光器,2-半导体激光器,3-MAG焊机,4-激光焊接头,5-MAG焊枪,6-焊接头调节装置,7-光纤准直镜,8-半导体准直镜,9-反射镜组,10-聚焦透镜,41-第一输入接口,42-第二输入接口,43-激光输出口,91-第一反射镜,92-第二反射镜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,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,也可以是电连接或彼此可通讯;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,除非另有明确的限定。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。
MAG焊机的工作原理为:通过熔化极活性气体保护电弧焊,一般是在氩气中加入少量的氧化性气体,例如:氧气、二氧化碳或其混合气体,混合而成的一种混合气体保护焊。一般常用的是利用80%氩气与20%二氧化碳的混合气体作为保护气体,由于混合气体中氩气占的比例较大,故常称为富氩混合气体保护焊,因此,MAG焊机又称熔化极气体保护电弧焊。单一的使用MAG焊机对焊接目标进行焊接时,存在焊接接头热影响区中粗晶区的平均晶粒尺寸和宽度较大,且焊接后拉伸性能和抗冲击性不强以及焊接深度较浅等缺陷。
为解决或部分解决MAG焊机存在的不足,本发明实施例提供一种同轴双激光电弧复合焊接装置,包括:光纤激光器1、半导体激光器2、MAG焊机3、激光焊接头4和MAG焊枪5;激光焊接头4包括第一输入接口41、第二输入接口42和激光输出头43,其中,第一输入接口41用于接收光纤激光器1产生的光纤激光;第二输入接口42用于接收半导体激光器2产生的半导体激光;MAG焊枪与MAG焊机相连接。激光焊接头还包括同轴聚焦装置,该同轴聚焦装置用于对光纤激光和半导体激光进行同轴聚焦,获取同轴聚焦激光;获取的同轴聚焦激光经激光输出头输出,并与MAG焊枪输出的焊滴重合于同一熔池。
光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器1可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下,光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。产生半导体激光的半导体激光器2又称激光二极管,是用半导体材料作为工作物质的激光器。
其中,激光焊接头4上至少有两个输入接口,即第一输入接口41和第二输入接口42,和一个激光输出口43,其中第一输入接口41和第二输入接口42分别通过相应纤芯的激光光纤与光纤激光器1和半导体激光器2相连。其中,光纤激光器1产生的光纤激光可以是高斯型光束或类高斯型光束,也可以是平顶光束,当其单独作用与焊接目标时,主要是用于增加熔池处的焊接深度,即增加熔深。半导体激光器2产生的半导体激光则是用于对熔池处进行预热,以增加熔宽。本发明实施例综合运用光纤激光、半导体激光以及MAG焊机的优点,实现对焊接目标的焊接。
需要说明的是,本发明实施例不对采用利用何种波长以及频率的光线激光以及半导体激光作具体限定,也不对采用何种类型的光纤激光器和半导体激光器作具体限定。
具体地,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,当需要对焊接目标进行焊接时,开启光纤激光器1和半导体激光器2,产生的光纤激光和半导体激光分别通过各自的激光光纤,输入至第一输入接口41和第二输入接口42。两者同时到达激光焊接头4内,经过同轴聚焦装置进行同轴聚焦,即使两束激光被转换成两束相互平行的激光光束;然后对两束平行激光进行聚焦,使两束激光聚焦与焦点处,完成对光纤激光和半导体激光的同轴聚焦。
进一步地,开启MAG焊机,并使MAG焊机的焊滴也作用于光纤激光和半导体激光的焦点处,此时,相当于光纤激光、半导体激光和MAG焊机的焊滴重合于焦点处,并作用于焊接目标上产生熔池。进一步地,将焊接目标的待焊接处依次通过该焦点,完成对焊接目标的待焊接处的焊接。
本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置及方法,通过将双激光进行同轴,然后再与MAG焊相复合于同一熔池,对目标进行焊接,综合利用了双激光和MAG焊的优势,在不引起焊缝背面成形差,出现咬边、未熔合等缺陷的同时,能够最大程度的提升焊接深度,其焊接深度可以达到15mm以上。
由于激光焊接头4和MAG焊枪5为两个独立的部件,操作时,需要同时调整激光焊接头4和MAG焊枪5以及焊接目标的相对位置,造成操作上的繁琐。由于当完成将光纤激光和半导体激光的同轴聚焦后,其焦点的位置也相对固定,考虑到实际操作需要,基于上述实施例的内容,作为一种可选实施例,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,还包括焊接头调节装置6;其中,焊接头调节装置6固定于激光焊接头4外壁上,MAG焊枪5设置在焊接头调节装置6上,实现了将激光焊接头4和MAG焊枪5相对固定,使本发明提供的焊接装操作更加便利。
另一方面,为调整方便,焊接头调节装置6还可以用于调节激光焊接头4与MAG焊枪5之间的相对位置。具体地,当MAG焊枪5通过焊接头调节装置6固定在激光焊接头4外壁上后,可以通过调节焊接头调节装置6,使MAG焊枪5上升或下降,也可以通过调节焊接头调节装置6,实现MAG焊枪5的左右移动。
一般情况下,光纤激光和半导体激光经同轴聚焦后所形成的焦点的具体位置,受多种条件因数的干扰,比如,因光纤激光和半导体激光中的任一波长或频率的变化,上述焦点的位置会产生漂移。例如,当上述焦点相对与预设的焦点位置向左上方漂移后,使得MAG焊滴与焦点没有作用在同一熔池时,此时,可以通过调节调节焊接头调节装置6,使MAG焊枪5相应地向左上方作相应的移动,以实现光纤激光、半导体激光和MAG焊机的焊滴重合于焦点处,并在焊接目标上产生熔池。
需要说明的是,本发明实施例不对焊接头调节装置6的具体结构作具体限定。可以将焊接头调节装置6的第一端固定焊接在激光焊接头4外壁上,并在焊接头调节装置6的第二端设置弹性夹持装置,用于固定MAG焊枪5。同时上述焊接头调节装置6的第一端和第二端之间设置有齿轮装置,通过该齿轮装置实现MAG焊枪5与激光焊接头4的上下或左右相对运动。
本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,通过引入焊接头调节装置,实现了将双激光平行聚焦后形成的焦点与MAG焊滴之间的可调整;并将调整完成的激光焊接头和MAG焊枪进行牢固固定,为实际操作提供的便利。
基于上述实施例的内容,作为一种可选实施例,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,其中,同轴聚焦装置包括但不限于:光纤准直镜7、半导体准直镜8、反射镜组9和聚焦透镜10;该光纤准直镜7位于第一输入接口41的下方,并垂直于光纤激光光路;半导体准直镜8位于第二输入接口42的下方,并垂直于半导体激光光路。另外,反射镜组9位于半导体准直镜8的下方,用于调整半导体激光的方向,使调整后的半导体激光的方向与光纤激光的方向相平行。该聚焦透镜10位于激光输出头的上方,用于对半导体激光和光纤激光进行聚焦,获取同轴聚焦激光。
具体地,同轴聚焦装置设置于激光焊接头4内,位于第一输入接口41、第二输入接口42和激光输出头43之间,主要用于将通过第一输入接口41进入的光纤激光和第二输入接口42进入的半导体激光,先利用反射镜组9进行同轴平行校正,然后利用聚焦透镜10对校正后的两束平行激光进行聚焦。
进一步地,在利用反射镜组9对光纤激光和半导体激光进行同轴平行校正,先基于各激光特性选择相应的准直透镜置于光路上,并垂直于光路方向,对经过的激光进行准直校正。即通过光纤准直镜7对由第一输入接口41进入的光纤激光进行准直,通过半导体准直镜8对半导体激光进行准直,保证激光光束的准直性,以获取更好的光反射效率,减少散射光损耗。
需要说明的是,本发明实施例不对上述光纤准直透镜7、半导体准直镜8以及反射镜组9之间的安装位置以及安装距离作具体地限定,以能够将光纤激光和半导体激光进行调整校正,使两者变为相互平行为准。
结合上述实施例的内容,作为一种可选实施例,如图1所示,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,光纤激光光路与半导体激光光路垂直相交于反射镜组9上,反射镜组9为倾斜设置的单透射反光镜,用于使光纤激光通过,而使半导体激光被反射。
具体地,可以通过在倾斜设置的单透射反光镜的表面镀装透光介质膜,该透光介质膜,对于特定波长的激光体现出高反射性,而对其余波长的激光则体现高通过性。例如,当半导体激光的波长为800nm,而光纤激光的波长为1080nm时,则选择表面镀装有对波长为800nm的激光为高反射性的介质膜的单透射反光镜作为反射镜组9,该反射镜组9设置于聚焦透镜10与光纤准直镜7和半导体准直镜8之间。进一步的,在激光焊接头4还设置有反射镜组更换孔,用于根据实际需要,取放镀装有不同介质膜的反射镜组9。
进一步地,如图1所示,第一输入接口41和第二输入接口分别位于激光焊接头4的顶部和一侧,且保证光纤激光光路与半导体激光光路垂直相交。进一步地,通过合理设置第一输入接口41位于、第二输入接口42以及的反射镜组9的位置,使光纤激光光路与半导体激光光路垂直相交的焦点位置恰好在单透射反光镜上。
具体地,当光纤激光与半导体激光同时相交与单透射反光镜上时,由于单透射反光镜上介质膜的存在,垂直光纤激光透过所述单透射反光镜不受影响的进入至聚焦透镜10内;而半导体激光则被反射并进入聚焦透镜10内;两束激光被聚焦透镜10聚焦后与MAG焊机的焊滴同时作用于同一熔池完成对焊接目标的焊接。
进一步地,可以针对反射镜组的调整需要,设置反射镜微调装置,并通过反射镜微调装置可以实现将反射镜组进行上下、左右以及旋转操作,对此本发明实施例不作具体限定。
结合上述实施例的内容,作为一种可选实施例,如图2所示,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,其中,反射镜组9包括第一反射镜91和第二反射镜92;第一反射镜91绕第一轴线旋转,第二反射镜92绕第二轴线旋转;其中,第一轴线和第二轴线均垂直于光纤激光光路与半导体激光光路所形成的平面。
具体地,在本实施例中,第一输入接口41和第二输入接口42一左一右并列设置于激光焊接头4的顶部,相应地,反射镜组9包括第一反射镜91和第二反射镜92。其中,第一反射镜91位于光纤激光的光路方向上,而第二反射镜92设置于半导体激光的光路方向上。其中,第一反射镜91可以是镀装有透光介质膜的单透射反光镜,该介质膜对于特定波长的激光体现出高反射性,而对其余波长的激光则体现高通过性,具体地可以使光纤激光透过,而使进入的半导体激光被反射。
进一步地,第一反射透镜91和第二反射透镜92可以设置为相互平行,倾斜的角度可以根据实际光路进行相应的设置,可以为:相对半导体激光光路呈40°-60°夹角。
例如,当该夹角为45°时,当半导体激光器2产生的垂直半导体激光经半导体准直镜8准直之后,通过第二输入接口2进入激光焊接头4内。首先经过第二反射镜92的反射后,转换成水平平行的激光光束。其中,半导体激光的波长设为:900nm,光纤激光的波长设为1100nm,第一反射镜91表面镀装的介质膜,对于波长为900nm的激光为高反射性,而对其余波长的激光为高透过性。
由于第一反射镜91的表面镀有介质膜,而该介质膜对于上述半导体激光为高反射性,因此,上述半导体激光在经过第一反射镜的反射后再次转变成为垂直的激光光束,且相对与从第二输入接口42入射时,在传输方向不变的同时实现了位移。于此同时,光纤激光器1产生的垂直光纤激光经光纤准直镜7准直后,垂直进入并透过第一反射镜91并与半导体激光平行进入聚焦透镜10中,实现同轴聚焦。
进一步地,由于在本发明实施例中,主要是通过第一反光镜91和第二反光镜92实现对于半导体激光光路的调整,具体是通过光的反射原理进行调整的。因此,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,其中第一反射镜91和第二反射镜92均可以绕其各自的轴线进行旋转。具体地,第一反射镜绕第一轴线旋转,第二反射镜可绕第二轴线旋转。且该轴线的方向为:垂直于光纤激光光路与半导体激光光路所形成的平面。进一步的,所述第一轴线可以是第一反射镜的中轴线,第二轴线可以是第二反射镜的中轴线。
进一步地,根据实际工作需要,第一反射镜91的倾斜角度和第二反射镜的倾斜角度可以是相同或者不同的。当第一反射镜3的倾斜角度和第二反射镜4的倾斜角度为其他值时,其原理与上述原理相同,在此不再赘述。
结合上述实施例的内容,作为一种可选实施例,如图2所示,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,还包括设置于激光焊接头上外壁的第一反射镜调节装置和设置于激光焊接头上外壁的第二反射镜调节装置;其中,第一反射镜调节装置用于调节第一反射镜91绕第一轴线旋转;第二反射镜调节装置用于调节第二反射镜92绕第二轴线旋转。
具体地,由于实际工作的情况复杂,比如当光纤激光和半导体激光之间以非垂直或者非平行的关系,入射至激光焊头4时,则需要利用第一反射镜91和第二反射镜92对实际光路方向对不同的调整。
本发明实施例提供了一种对第一反射镜91和第二反射镜92进行调整的装置,即通过设置第一反射镜调节装置调节第一反射镜91绕第一轴线旋转,以及设置第二反射镜调节装置调节第二反射镜92绕第二轴线旋转。比如,第一反射镜调节装置可以是一个步进式齿轮装置,该步进式齿轮装置的输出端与第一反射镜的中轴线位置焊接;该步进式齿轮装置的输入端外延至激光焊头4的外部,以便于通过该输入端带动输出端并进一步对反光镜进行相应的调整。需要说明的是,本发明实施例不对第一反射镜调节装置和第二反射镜调节装置的结构作具体地限定。
结合上述实施例的内容,作为一种可选实施例,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置,其中,光纤激光器的输出功率可以为2-6kW,其输出的光纤激光的波长可以为1000nm-1200nm;半导体激光器的输出功率可以为1-6kW,其输出的半导体激光的波长为880nm-980nm。
需要说明的是,上述光纤激光器的输出功率和波长、半导体的输出功率和波长并不视为对本发明实施例的限制,但当光纤激光器1的输出功率为2-6kW,其输出的光纤激光的波长为1000nm-1200nm;半导体激光器2的输出功率为1-6kW,其输出的半导体激光的波长为880nm-980nm时,相对与现有技术中的焊接方法,在有效的减小激光器的功率要求的同时,且能够实现无坡度达到现有技术不能达到的焊接深度,提高了焊接的效率。
需要说明的是,在利用如图1或图2所示的焊接装置,实现对焊接目标的焊接时,要求光纤激光的波长和半导体激光的波长的不相同,并选择相应的反射镜组。例如,当光纤激光的波长为1080nm时,可以选择相应地半导体激光器2,使其产生的波长为非1080nm即可,比如产生的半导体激光的波长为915nm,但要求所选择的反射镜组能够使波长为1080nm的光纤激光透射,而对波长为915nm的半导体激光反射。透射的光纤激光和反射的半导体激光最会经同轴变换后,一起平行射入至聚焦透镜10中,完成聚焦。
如图3所示,本发明实施例提供一种同轴双激光电弧复合焊接方法,包括但不限于具有以下步骤:
步骤S1,分别获取光纤激光和半导体激光;
步骤S2,将光纤激光和半导体激光进行同轴聚焦,获取同轴聚焦激光;
步骤S3,将同轴聚焦激光与MAG焊机输出的焊滴进行电弧复合后,作用于焊接目标上的同一熔池以对焊接目标进行焊接。
具体地,当需要对焊接目标进行焊接时,在步骤S1中,分别通过光纤激光器1产生光纤激光、通过半导体激光器2并将产生的半导体激光,并分别通过相对应的传输光缆将产生的光纤激光输入至激光焊接头。
然后进入步骤S2:利用激光焊接头内的同轴聚焦装置,对输入的光纤激光和半导体激光进行同轴聚焦,即将光纤激光和半导体激光先转换成两束相互平行的光束;然后对两束平行激光进行聚焦,使两束激光聚焦与焦点处。
最后在步骤S3中,开启MAG焊机,通过MAG焊枪5输出氩弧焊滴。进一步地,将同轴聚焦激光与氩弧焊滴重合,完成电弧复合后,形成一个熔池,并利用该熔池对焊接目标进行焊接。
进一步地,可以通过焊接头调节装置6将激光焊接头4以及MAG焊枪5相对固定后,在通过第一外置传动装置带动激光焊接头4沿直线匀速运动。或通过第二外置传动装置带动焊接目标均匀直线的通过激光焊接头4的下方,并使所述同轴聚焦激光与氩弧焊滴重合点处于焊接目标表面的设定深度处。
进一步地,也可以通过第三外置传动装置,该第三外置传动装置可执行计算机相应的指令,以使第三外置传动装置按设定轨迹带动激光焊接头4运动,其运动轨迹可以是设定二维图案或形状。
本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接装置及方法,通过将双激光进行同轴,然后再与MAG焊相复合于同一熔池,对目标进行焊接,综合利用了双激光和氩弧焊的优势,在不引起焊缝背面成形差,出现咬边、未熔合等缺陷的同时,能够最大程度的提升焊接深度,其焊接深度可以达到15mm以上。
结合上述实施例的内容,作为一种可选实施例,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接方法,其中,光纤激光在所述熔池处的光斑直径为0.1-0.6mm,半导体激光在所述熔池处的光斑直径为0.6-1.6mm。
经反复试验证明,当光纤激光在熔池处的光斑直径为0.1-0.6mm,半导体激光在熔池处的光斑直径为0.6-1.6mm时,在不导致焊缝背面成形差,出现咬边、未熔合等缺陷的同时,能够最大程度的提升焊接深度,其焊接深度可以达到15mm以上。
进一步地,本发明实施例提供的同轴双激光电弧复合焊接方法为无坡口焊接法,其中焊接目标可以为碳钢或不锈钢制品。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种同轴双激光电弧复合焊接装置,其特征在于,包括:光纤激光器、半导体激光器、MAG焊机、激光焊接头和MAG焊枪;
所述激光焊接头包括第一输入接口、第二输入接口和激光输出头,所述第一输入接口用于接收所述光纤激光器产生的光纤激光;所述第二输入接口用于接收所述半导体激光器产生的半导体激光;所述MAG焊枪与所述MAG焊机相连接;
所述激光焊接头还包括同轴聚焦装置,所述同轴聚焦装置用于将所述光纤激光和半导体激光进行同轴聚焦,获取同轴聚焦激光;
所述同轴聚焦激光经所述激光输出头输出,并与所述MAG焊枪输出的焊滴重合于同一熔池。
2.根据权利要求1所述的同轴双激光电弧复合焊接装置,其特征在于,还包括焊接头调节装置;
所述焊接头调节装置固定于所述激光焊接头外壁上,所述MAG焊枪设置在所述焊接头调节装置上;所述焊接头调节装置用于调节所述激光焊接头与所述MAG焊枪之间的相对位置。
3.根据权利要求1所述的同轴双激光电弧复合焊接装置,其特征在于,所述同轴聚焦装置包括:光纤准直镜、半导体准直镜、反射镜组和聚焦透镜;
所述光纤准直镜位于所述第一输入接口的下方,并垂直于光纤激光光路;所述半导体准直镜位于所述第二输入接口的下方,并垂直于半导体激光光路;
所述反射镜组位于所述半导体准直镜的下方,用于调整半导体激光的方向,使所述调整后的半导体激光的方向与所述光纤激光的方向相平行;
所述聚焦透镜位于所述激光输出头的上方,用于对所述半导体激光和光纤激光进行聚焦,获取所述同轴聚焦激光。
4.根据权利要求3所述的同轴双激光电弧复合焊接装置,其特征在于,所述光纤激光光路与所述半导体激光光路垂直相交与所述反射镜组,所述反射镜组为倾斜设置的单透射反光镜,用于使所述光纤激光通过,使所述半导体激光被反射。
5.根据权利要求3所述的同轴双激光电弧复合焊接装置,其特征在于,所述反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜;所述第一反射镜绕第一轴线旋转,所述第二反射镜可绕第二轴线旋转;
所述第一轴线和第二轴线均垂直于所述光纤激光光路与半导体激光光路所形成的平面。
6.根据权利要求5所述的同轴双激光电弧复合焊接装置,其特征在于,还包括设置于所述激光焊接头上外壁的第一反射镜调节装置和设置于所述激光焊接头上外壁的第二反射镜调节装置;所述第一反射镜调节装置用于调节所述第一反射镜绕所述第一轴线旋转;所述第二反射镜调节装置用于调节所述第二反射镜绕所述第二轴线旋转。
7.根据权利要求1所述的同轴双激光电弧复合焊接装置,其特征在于,所述光纤激光器的输出功率为2-6kW,所述光纤激光的波长为1000-1200nm;所述半导体激光器的输出功率为1-6kW,所述半导体激光的波长为880-980nm。
8.一种同轴双激光电弧复合焊接方法,其特征在于,包括:
分别获取光纤激光和半导体激光;
将所述光纤激光和半导体激光进行同轴聚焦,获取同轴聚焦激光;
将所述同轴聚焦激光与MAG焊机输出的焊滴进行电弧复合后,作用于焊接目标上的同一熔池以对所述焊接目标进行焊接。
9.根据权利要求8所述的同轴双激光电弧复合焊接方法,其特征在于,所述光纤激光在所述熔池处的光斑直径为0.1-0.6mm,所述半导体激光在所述熔池处的光斑直径为0.6-1.6mm。
10.根据权利要求8所述的同轴双激光电弧复合焊接方法,其特征在于,所述同轴双激光电弧复合焊接方法为无坡口焊接法,所述焊接目标为碳钢或不锈钢制品。
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