CN113199144B - 工件的激光焊接方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件的激光焊接方法、装置和存储介质。其中，该方法包括：在待焊接的目标工件位于第一工件上的情况下，使用第一激光照射目标工件的边缘的第一位置；在目标工件和第一工件沿中心线自转的过程中，使用第一激光加热目标工件上的第一位置形成的第一圆环；在加热第一圆环后，使用第一激光焊接第一圆环，以将目标工件焊接到第一工件上。本发明解决了使用高功率激光对座椅调角器中的工件进行焊接而造成的焊接区域开裂的技术问题。

Description

工件的激光焊接方法、装置和存储介质

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体而言，涉及一种工件的激光焊接方法、装置和存储介质。

背景技术

座椅调角器是用来调节汽车座椅靠背角度的装置，它的精度、性能、寿命和可靠性及稳定性对乘客乘坐的舒适性及安全性起着重要作用，如果仍采用人工焊接或半自动化焊接，无论从焊接效率还是焊接质量均难以满足要求，同时也会增加企业的用工成本。

现有技术中，在焊接座椅调教器中的工件的过程中，提出一种激光焊接技术，使用低功率的焊接激光将座椅调教器中的一个工件焊接到座椅调教器中，但是低功率的焊接激光的焊接效率低。而若是使用高功率的焊接激光，则由于焊接激光功率大，工件焊接前和焊接时，温差过大，造成工件焊接后容易开裂。

本申请目的在于提高对工件的焊接效率的同时，降低工件焊接后开裂的情况。

发明内容

本发明实施例提供了一种工件的激光焊接方法、装置和存储介质，以至少解决使用高功率激光对座椅调角器中的工件进行焊接而造成的焊接区域开裂的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种工件的激光焊接方法，包括：在待焊接的目标工件位于第一工件上的情况下，使用第一激光照射目标工件的边缘的第一位置；在目标工件和第一工件沿中心线自转的过程中，使用第一激光加热目标工件上的第一位置形成的第一圆环；在加热第一圆环后，使用第一激光焊接第一圆环，以将目标工件焊接到第一工件上。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种工件的激光焊接装置，包括：照射单元，用于用于在待焊接的目标工件位于第一工件上的情况下，使用第一激光照射所述目标工件的边缘的第一位置；加热单元，用于在所述目标工件和所述第一工件沿中心线自转的过程中，使用所述第一激光加热所述目标工件上的所述第一位置形成的第一圆环；焊接单元，用于在加热所述第一圆环后，使用所述第一激光焊接所述第一圆环，以将所述目标工件焊接到所述第一工件上。

根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述工件的激光焊接方法。

根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，上述存储器中存储有计算机程序，上述处理器被设置为通过上述计算机程序执行上述的工件的激光焊接方法。

在本发明实施例中，采用了在待焊接的目标工件位于第一工件上的情况下，使用第一激光照射目标工件的边缘的第一位置；在目标工件和第一工件沿中心线自转的过程中，使用第一激光加热目标工件上的第一位置形成的第一圆环；在加热第一圆环后，使用第一激光焊接第一圆环，以将目标工件焊接到第一工件上的方法，由于在上述方法中，可以先使用第一激光加热目标工件的边缘的第一圆环，然后再焊接第一圆环，将目标工件焊接到第一工件上，实现了焊接目标工件时，降低温差的情况，在提高对目标工件的焊接效率的同时，减少了目标工件的焊接区域的开裂情况，进而解决了使用高功率激光对座椅调角器中的工件进行焊接而造成的焊接区域开裂的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种可选的工件的激光焊接方法的流程的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的工件的激光焊接方法的加热与焊接示意图；

图3是根据本发明实施例的另一种可选的工件的激光焊接方法的加热与焊接的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的工件的激光焊接装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种工件的激光焊接方法，可选地，作为一种可选的实施方式，如图1所示，上述工件的激光焊接方法包括：

S102，在待焊接的目标工件位于第一工件上的情况下，使用第一激光照射目标工件的边缘的第一位置；

S104，在目标工件和第一工件沿中心线自转的过程中，使用第一激光加热目标工件上的第一位置形成的第一圆环；

S106，在加热第一圆环后，使用第一激光焊接第一圆环，以将目标工件焊接到第一工件上。

可选地，上述工件的激光焊接接方法可以但不限于应用在将目标工件焊接到第一工件上的过程中。

上述的目标工件可以为圆形的工件，上述第一工件可以为一个工件，或者为多个工件组成的整体。

本实施例中，由于在焊接目标工件到第一工件的过程中，可以使用第一激光照射目标工件的第一位置，在目标工件与第一工件自转过程中，可以先加热第一位置形成的第一圆环，然后，再进行焊接，从而降低了焊接过程中目标工件的温差，减少了焊接区域的开裂情况。

作为一种可选的实施方式，所述第一激光包括第一目标激光和第二目标激光；所述在所述目标工件和所述第一工件沿中心线自转的过程中，使用所述第一激光加热所述目标工件上的所述第一位置形成的第一圆环包括：使用所述第一目标激光加热所述第一圆环；所述在加热所述第一圆环后，使用所述第一激光焊接所述第一圆环，以将所述目标工件焊接到所述第一工件上包括：使用所述第二目标激光焊接所述第一圆环，以将所述目标工件焊接到所述第一工件上。

也就是说，本实施例中，加热与焊接可以使用不同的激光实现。可以由第一目标激光加热，由第二目标激光焊接。第一目标激光和第二目标激光相对固定后，第一目标激光照射目标工件的第一位置，而第二目标激光照射目标工件的第二位置。第一位置位于第二位置之前，在第一目标激光加热第一位置形成的第一圆环时，第二目标激光焊接第二位置形成的第二圆环。第一圆环和第二圆环相同，或者第一圆环包括第二圆环。第二目标激光设置在第一目标激光之后。

作为一种可选的实施方式，所述方法还包括：调整所述第一目标激光距离所述目标工件的距离，以使所述第一目标激光照射所述第一位置形成的第一光斑大于所述第二目标激光照射所述目标工件的第二位置形成的第二光斑，其中，所述第一位置和所述第二位置属于所述第一圆环；或者调整所述第一目标激光的功率，使所述第一目标激光的功率小于所述第二目标激光的功率。

也就是说，通过调整第一目标激光和第二目标激光的功率或者距离目标工件的远近，从而可以使第一目标激光起到加热的作用，而无法焊透目标工件。而第二目标激光由于功率更大或者距离目标工件更近，因此温度更高，可以焊透目标工件，将目标工件焊接到第一工件上。

作为一种可选的实施方式，所述第一目标激光的波长为900-1100nm。

作为一种可选的实施方式，所述在所述目标工件和所述第一工件沿中心线自转的过程中，使用所述第一激光加热所述目标工件上的所述第一位置形成的第一圆环包括：控制所述目标工件和所述第一工件沿所述中心线以第一速度自转，在所述目标工件和所述第一工件以所述第一速度自转的过程中，使用所述第一激光加热所述第一圆环；所述在加热所述第一圆环后，使用所述第一激光焊接所述第一圆环，以将所述目标工件焊接到所述第一工件上包括：控制所述目标工件和所述第一工件沿所述中心线以第一速度自转一周之后，控制所述目标工件和所述第一工件沿所述中心线以第二速度自转，在所述目标工件和所述第一工件以所述第二速度自转的过程中，使用所述第一激光焊接所述第一圆环。

本实施例中，可以使用一个激光实现对目标工件的加热和焊接。加热时，目标工件和第一工件以第一速度自转，第一激光可以照射第一位置，加热第一位置形成的第一圆环。而第一速度较快，因此，第一激光无法焊透目标工件。而等目标工件和第一工件以第一速度自转一周后，可以使用第二速度自转，第二速度较慢，因此，第一激光可以焊透目标工件，将目标工件焊接到第一工件上。本实施例中，还可以在以第一速度自转之后，以第二速度自转时，调整第一激光的频率、波长和与目标工件的距离中的至少之一，从而改变目标工件的表面接收到的热量。

如图2-3所示。本实施例中的图2中，第一激光202照射在目标工件204的第一位置上，目标工件204顺时针转动，则第一激光加热目标工件204的第一圆环206。而加热一周后，目标工件可以降低转动速度，以使第一激光可以焊透目标工件的第一圆环，将目标工件焊接在第一工件上。而图3是第一目标激光302和第二目标激光304对目标工件进行加热和焊接的示意图。随着目标工件的顺时针转动，第一目标激光302负责加热，第二目标激光304负责焊接。

以目标工件为座椅调角器(不限于此)中的工件为例，要将目标工件焊接到座椅调教器的其他工件(第一工件)上，本实施例中，用激光高速预热然后快速激光焊，具体就是针对座椅调角器中采用的一种易开裂碳钢焊接，工件为圆形，直径80mm左右，焊接方式为叠焊，上层的目标工件厚度1.0，下层工件8mm，焊接时，焊透上层，将目标工件焊接到下层工件上。要求下层熔深1.0-1.5mm之间。焊接激光可以采用2000W激光功率，2m/min焊接速度，但是该焊接激光效率低。如果提高焊接激光的功率或者提高焊接的速度，则容易产生裂纹。

因此，本实施例提出激光光源不动，而工件快速旋转，包括预热和焊接两个过程，具体加工方式如下，激光功率5000—6000W，工件以10—20m/min快速旋转，这是预热过程；当工件旋转完一圈后(即预热完成后)，不改变激光功率，工件以6—8m/min快速旋转，这是焊接过程。由于转速不同，因此，目标工件的表面接收到的热量不同，因此，而可以根据速度来形成加热和焊接的两个过程。

采用激光高速预热后，激光快速焊接的方法，克服了裂纹倾向的难题，效果与低速焊接基本一致，效率为低速焊接时的2—4倍。

本实施例通过采用高功率连续激光(一般采用波长为1000nm-1050nm的连续激光)预热，高速焊接的方法，和激光低速焊接相比，效率大幅度提高。

作为一种可选的方式，使用激光预热，二次激光焊接方法。激光预热温度500-1200摄氏度，预热速度10—20m/min，焊接速度6—8m/min；预热功率与焊接功率相同，均为5000—6000W；激光预热和焊接的高度(激光焦点与工件的距离)不变，离焦量为-6～-8mm。

作为一种可选的方式，激光器芯径为200um，设定激光器功率5200W，调整离焦量为—6mm，其中焊接头采用150/400(准直镜焦长150mm，聚焦镜焦长400mm)快速预热。光源不改变位置，激光器射出激光，并且工件以15m/min速度快速旋转；快速焊接。光源不改变位置和高度，激光器射出激光，并且工件以6m/min速度快速旋转；拆卸工件，用显微镜观察工件表面是否有裂纹，无裂纹后，沿着焊缝横截面切开，打磨制备金相，观察熔深，熔宽及内部裂纹，下层熔深1.2mm，熔宽1.0mm，内部无裂纹，满足要求。如果不满足要求，需要重新进行焊接，需要在表层重复焊接。

本实施例中还可以使用两个焊接激光实现加热和焊接的过程。设定两束激光的离焦量和功率，其中起预热作用的第一目标激光。激光器芯径为200um，设定激光器功率2500W，调整离焦量为+20mm，其中焊接头采用150/400(准直镜焦长150mm，聚焦镜焦长400mm)。光源不改变位置，激光器射出激光，并且工件以8m/min速度快速旋转；起焊接作用的激光，采用激光器芯径为200um，设定激光器功率5200W，调整离焦量为—6mm，其中焊接头采用150/400(准直镜焦长150mm，聚焦镜焦长400mm)。两束激光射出，并且工件以8m/min速度快速旋转，实现同时加热和焊接。拆卸工件，用显微镜观察工件表面是否有裂纹，无裂纹后，沿着焊缝横截面切开，打磨制备金相，观察熔深，熔宽及内部裂纹，下层熔深1.0mm，熔宽0.92mm，内部无裂纹，满足要求。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种用于实施上述工件的激光焊接方法的工件的激光焊接装置。如图4所示，该装置包括：

照射单元402，用于用于在待焊接的目标工件位于第一工件上的情况下，使用第一激光照射所述目标工件的边缘的第一位置；

加热单元404，用于在所述目标工件和所述第一工件沿中心线自转的过程中，使用所述第一激光加热所述目标工件上的所述第一位置形成的第一圆环；

焊接单元406，用于在加热所述第一圆环后，使用所述第一激光焊接所述第一圆环，以将所述目标工件焊接到所述第一工件上。

根据本发明实施例的又一个方面，还提供了一种用于实施上述工件的激光焊接方法的电子设备，该电子设备可以包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为通过计算机程序执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的实施例的又一方面，还提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令终端设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种工件的激光焊接方法，其特征在于，包括：

在待焊接的目标工件位于第一工件上的情况下，使用第一目标激光照射所述目标工件的边缘的第一位置；

在所述目标工件和所述第一工件沿中心线自转的过程中，使用所述第一目标激光加热所述目标工件上的所述第一位置形成的第一圆环；

在加热所述第一圆环时，使用第二目标激光焊接所述目标工件上的第二位置形成的第二圆环，以将所述目标工件焊接到所述第一工件上，其中，所述第二目标激光设置在第一目标激光之后，所述第一位置位于所述第二位置之前，所述第一圆环包括所述第二圆环；

调整所述第一目标激光距离所述目标工件的距离，以使所述第一目标激光照射所述第一位置形成的第一光斑大于所述第二目标激光照射所述目标工件的第二位置形成的第二光斑，其中，所述第一位置和所述第二位置属于所述第一圆环；或者

调整所述第一目标激光的功率，使所述第一目标激光的功率小于所述第二目标激光的功率；

所述在所述目标工件和所述第一工件沿中心线自转的过程中，使用所述第一目标激光加热所述目标工件上的所述第一位置形成的第一圆环包括：控制所述目标工件和所述第一工件沿所述中心线以第一速度自转，在所述目标工件和所述第一工件以所述第一速度自转的过程中，使用所述第一目标激光加热所述第一圆环；

所述在加热所述第一圆环时，使用第二目标激光焊接所述目标工件上的第二位置形成的第二圆环，以将所述目标工件焊接到所述第一工件上包括：控制所述目标工件和所述第一工件沿所述中心线以第一速度自转一周之后，控制所述目标工件和所述第一工件沿所述中心线以第二速度自转，在所述目标工件和所述第一工件以所述第二速度自转的过程中，调整所述第一激光的频率、波长和与所述目标工件的距离中的至少之一，并使用所述第二目标激光焊接所述第一圆环。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一目标激光的波长为900-1100nm。

3.一种计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序运行时执行所述权利要求1至2任一项中所述的方法。