CN114434008A - 一种复合激光焊接方法及激光焊接装置 - Google Patents
一种复合激光焊接方法及激光焊接装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114434008A CN114434008A CN202210371947.8A CN202210371947A CN114434008A CN 114434008 A CN114434008 A CN 114434008A CN 202210371947 A CN202210371947 A CN 202210371947A CN 114434008 A CN114434008 A CN 114434008A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- welded
- laser welding
- welding method
- blue
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
发明涉及一种复合激光焊接方法及激光焊接装置，属于焊接技术领域，本发明包括通过GaN型LD模块输出蓝色激光，通过光纤激光器输出光纤激光；通过由所述蓝色激光和所述光纤激光所构成的复合激光对待焊接物进行焊接。本发明提高了焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种复合激光焊接方法及激光焊接装置。
背景技术
目前的焊接方法容易造成激光器的内部部件损坏，同时焊接效果不佳。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种复合激光焊接方法，通过GaN型LD模块输出蓝色激光，通过光纤激光器输出光纤激光；通过由所述蓝色激光和所述光纤激光所构成的复合激光对待焊接物进行焊接。
可选的，相邻的所述蓝色激光经过呈阶梯形排布的第一反射镜反射后，形成压缩后的蓝色激光。
可选的，采集待焊接物所属的类型信息，基于所述类型信息对不同的待焊接物进行焊接，包括：
当为易氧化的第一材料时，向喷嘴的内腔输送保护气体；
当为不易氧化的第二材料时，向喷嘴的内腔输送非保护保护气体；
当为高反光的第三材料时，光纤激光的光斑全部或部分落入蓝色激光的光斑内；
当为低反光的第四材料时，向喷嘴的内腔输送保护气体或非保护保护气体，并增大保护气体或非保护保护气体与待焊接物的接触面积；
其中，所述类型信息包括易氧化的第一材料、不易氧化的第二材料、高反光的第三材料和低反光的第四材料。
可选的，通过楔形棱镜对光纤激光进行分割，形成多束光纤激光。
可选的，通过平行平板调节蓝色激光和光纤激光之间的距离。
可选的，复合激光在待焊接物的表面形成面积为2mm²～6mm²的有效光束1/e²。
可选的，复合激光沿输出方向依次经过聚焦透镜、四分之一波片及保护玻璃。
可选的，蓝色激光或光纤激光入射至待焊接物的预置区域内，所述预置区域的面积为0.3mm²～1mm²。
可选的，通过窄带滤光片过滤光纤激光的反射光，所述反射光的波长为1070～1080nm。
提供一种激光焊接装置，激光焊接装置用于执行上述任意一种复合激光焊接方法的步骤。
有益效果：本发明运用到了GaN型LD模块，当存在反射光时，GaN型LD模块能够维持稳定的工作状态，可提高激光焊接装置整体的使用寿命，激光焊接装置可保持稳定的复合激光输出，相较于传统的焊接方法和装置本发明可达到更稳定的焊接效果。
附图说明
图1是本发明一焊接方法的流程示意图；
图2是本发明一装置结构的局部示意图；
图3是本发明一装置结构的另一局部示意图；
11为聚焦透镜、12为保护玻璃、706为第一通孔、707为第二通孔、708为第一空气连接器、709为第二空气连接器、710为第一保护气体、711为第二保护气体、714为保护气体空间、702为前端部、703为后端部。
具体实施方式
以下实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图1-3对本发明进行进一步说明：
在一实施例中：步骤S1，通过GaN型LD模块输出蓝色激光；步骤S2，通过光纤激光器输出光纤激光；步骤S3，通过由蓝色激光和光纤激光所构成的复合激光对待焊接物进行焊接；由蓝色激光和光纤激光所构成的复合激光包括同轴的复合激光和非同轴的复合激光：
第一方面，当需要同轴的复合激光时，通过合束镜对蓝色激光和光纤激光进行复合，其中，通过合束镜的透射区透过蓝色激光，光纤激光在未到达合束镜的反射区时与蓝色激光垂直，到达合束镜后，光纤激光经过合束镜的反射区反射后旋转90°，旋转90°后的光纤激光与从透射区透过的蓝色激光形成同轴的复合激光；同轴的复合激光可同时到达待焊接物，也可先后到达待焊接物：
当蓝色激光和光纤激光同时到达待焊接物时，其中，待焊接物为高反光材料，蓝色激光在作用于高反光材料时可对高反光材料进行预热，在预热的同时通过穿透力更强的光纤激光对高反光材料进行深熔焊接，熔池更加稳定，焊缝更小，焊接飞溅现象减少；
当蓝色激光和光纤激光先后到达待焊接物时，包括：a方案，蓝色激光先到达待焊接物，对待焊接物进行预热，光纤激光后到达待焊接物并对待焊接物进行焊接；b方案，光纤激光先到达待焊接物并对其进行焊接，蓝色激光后到达待焊接物，对待焊接物进行缓冷；c方案，蓝色激光先到达待焊接物，对待焊接物进行预热，光纤激光后到达待焊接物并对其进行焊接, 蓝色激光再次到达待焊接物，对待焊接物进行缓冷，通过对GaN型LD模块和光纤激光器的激光输出的频率和时长进行设置以实现a、b、c方案，例如每隔5秒钟通过蓝色激光对待焊接物进行预热，预热时长为5秒钟，每隔5秒钟通过光纤激光对待焊接物进行焊接，焊接时长为1秒钟；
a方案和c方案可用来焊接铝合金和不锈钢，铝合金和不锈钢属于高反光材料，若仅通过单一的光纤激光焊接高反光材料则易引发匙孔效应，高反光材料对单一的光纤激光吸收效率不稳定，会加剧飞溅现象；若仅通过单一的蓝色激光，则会由于蓝色激光功率低下而无法焊接目标厚度的材料，而a方案和c方案均是将蓝色激光和光纤激光结合在一起，融合了蓝色激光和光纤激光各自的优点，同时又抵消掉了单独使用其中一种激光时的缺点，达到了更好的焊接效果；
b方案可用来焊接陶瓷，若仅通过单一的光纤激光焊接，则焊接位置温度变化明显，而温度变化明显易造成陶瓷破裂，而b方案是先通过光纤激光焊接，然后再通过蓝色激光缓冷，焊接位置的温度由于蓝色激光的存在而变化缓慢，因此焊接位置不易出现裂纹；
第二方面，当需要非同轴的复合激光时，通过改变GaN型LD模块和光纤激光器的激光出射位置，或通过光学镜片来改变激光的传输方向，使得蓝色激光和光纤激光不同轴；
除上述两个方面外， GaN型LD采用到的工作物质为氮化镓，氮化镓晶格缺陷少，是稳定的化合物，因此，当反射光从待焊接物反射回GaN型LD时，GaN型LD不易被损毁，因此在整个焊接过程中，蓝色激光输出稳定，汇同光纤激光，可达到较为稳定的焊接效果。
在一实施例中，相邻的蓝色激光经过呈阶梯形排布的第一反射镜反射后，形成压缩后的蓝色激光，蓝色激光压缩后其整体功率会提高；压缩后的蓝色激光和光纤激光构成复合激光后，再对待焊接物进行焊接；进一步的，还可以通过呈阶梯形排布的第二反射镜对相邻的光纤激光进行反射，形成压缩后的光纤激光；通过调节相邻的第一反射镜之间的相对位置来改变相邻的两束蓝色激光之间的第一距离m，通过调节相邻的第二反射镜之间的相对位置来改变相邻的两束光纤激光之间的第二距离n；通过电机带动第一反射镜和第二反射镜各自的位置发生变化，以使得第一距离m与第二距离n也发生变化。
在一实施例中，采集待焊接物所属的类型信息，基于类型信息对不同的待焊接物进行焊接，类型信息包括易氧化的第一材料、不易氧化的第二材料、高反光的第三材料和低反光的第四材料，易氧化的第一材料包括铁，不易氧化的第二材料包括陶瓷，高反光的第三材料包括铝合金，低反光的第四材料包括塑料；
当为易氧化的第一材料时，向喷嘴的内腔喷射保护气体，保护气体包括第一保护气体710和第二保护气体711；其中，第一保护气体710向保护玻璃12喷射，第二保护气体711向喷嘴的内腔侧壁进行喷射；复合激光在入射至保护玻璃12之前可先通过聚焦透镜11对其进行聚焦，然后透过保护玻璃12后到达待焊接物；在第一保护气体710和第二保护气体711的作用下，焊接时产生的烟尘和飞散物大部分会附着在喷嘴的内腔侧壁上或被直接吹出内腔；喷嘴处开设有第一通孔706和第二通孔707，第一通孔706上安装有第一空气连接器708，第二通孔707上安装有第二空气连接器709，第一空气连接器708用于向喷嘴的内腔输送第一保护气体710，第二空气连接器709用于向喷嘴的内腔输送第二保护气体711。喷嘴属于激光焊接装置的一部分，喷嘴可拆卸地安装于激光焊接装置的输出终端，喷嘴由可拆卸连接的前端部702和后端部703构成，前端部702的内腔直径沿着复合激光的输出方向逐渐减小。第一保护气体710和第二保护气体711包括为氮气和氩气；在现有技术中一般是在加工点喷射保护气，而在本发明中，第一保护气体710和第二保护气体711会在喷嘴的内腔中形成气流团，气流团既可以防止加工点被氧化，又可以减少保护玻璃12被污染的程度，可保证复合激光稳定输出，提高焊接质量，不需要频繁地更换保护玻璃12，提高了生产效率；还可以在此基础上拆除前端部702，在拆除后，气流团会在待焊接物的表面形成更大空间的保护气体空间714，可有效防止更大面积的加工点被氧化。
当为不易氧化的第二材料时，通过第一空气连接器708和第二空气连接器709向喷嘴的内腔输送非保护气体，非保护气体形成气流团后也可减少保护玻璃12被污染的程度。
当为高反光的第三材料时，光纤激光的光斑全部或部分落入蓝色激光的光斑内，蓝色激光对待焊接物预热更充分，可防止焊接飞溅。
当为低反光的第四材料时，向喷嘴的内腔输送保护气体或非保护保护气体，通过拆除喷嘴的前端部702来增大保护气体或非保护保护气体与待焊接物的接触面积，拆除喷嘴的前端部702后气流团的流速会降低，会使得加工点与非加工点之间的温差值维持在预设温差值范围内，减小待焊接物出现裂纹的概率。
在一实施例中，通过楔形棱镜对光纤激光进行分割，形成多束光纤激光；通过蓝色激光对待焊接物进行预热，通过多束光纤激光对待焊接物进行深熔焊接。
在一实施例中，通过移动平行平板来调节蓝色激光和光纤激光之间的距离。
在一实施例中，GaN型LD模块以矩阵形式排列时可在待焊接物的表面产生面积为2mm²～6mm²的有效光束1/e²，此时，反射至激光焊接装置的反射光明显减少，可有效提高激光焊接装置抗破损的能力。
在一实施例中，复合激光依次穿过聚焦透镜11、四分之一波片及保护玻璃12，聚焦透镜11用于对复合激光进行聚焦，四分之一波片用于过滤部分反射光，保护玻璃12用于防止焊接时产生的烟尘扩散至GaN型LD模块和光纤激光器。
在一实施例中，调节蓝色激光或光纤激光的传输方向，使蓝色激光或光纤激光入射至待焊接物的预置区域内，该预置区域的面积为0.3mm²～1mm²，可通过具备改变激光传输方向功能的镜片来调节蓝色激光或光纤激光的传输方向。
在一实施例中，通过窄带滤光片过滤掉光纤激光的反射光，该反射光的波长为1070～1080nm，反射光无法反射至GaN型LD模块。
提供一种激光焊接装置，激光焊接装置用于执行上述任意一种复合激光焊接方法的步骤。
以上结合具体实施例对本发明的技术原理进行了描述。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合激光焊接方法，其特征在于，通过GaN型LD模块输出蓝色激光，通过光纤激光器输出光纤激光；通过由所述蓝色激光和所述光纤激光所构成的复合激光对待焊接物进行焊接。
2.根据权利要求1所述的复合激光焊接方法，其特征在于，相邻的蓝色激光经过呈阶梯形排布的第一反射镜反射后，形成压缩后的蓝色激光。
3.根据权利要求1所述的复合激光焊接方法，其特征在于，采集待焊接物所属的类型信息，基于所述类型信息对不同的待焊接物进行焊接，包括：
当为易氧化的第一材料时，向喷嘴的内腔输送保护气体；
当为不易氧化的第二材料时，向喷嘴的内腔输送非保护保护气体；
当为高反光的第三材料时，光纤激光的光斑全部或部分落入蓝色激光的光斑内；
当为低反光的第四材料时，向喷嘴的内腔输送保护气体或非保护保护气体，并增大保护气体或非保护保护气体与待焊接物的接触面积；
其中，所述类型信息包括易氧化的第一材料、不易氧化的第二材料、高反光的第三材料和低反光的第四材料。
4.根据权利要求1所述的复合激光焊接方法，其特征在于，通过楔形棱镜对光纤激光进行分割，形成多束光纤激光。
5.根据权利要求1所述的复合激光焊接方法，其特征在于，通过平行平板调节蓝色激光和光纤激光之间的距离。
6.根据权利要求1所述的复合激光焊接方法，其特征在于，复合激光在待焊接物的表面形成面积为2mm²～6mm²的有效光束1/e²。
7.根据权利要求1所述的复合激光焊接方法，其特征在于，复合激光沿输出方向依次经过聚焦透镜、四分之一波片及保护玻璃。
8.根据权利要求1所述的复合激光焊接方法，其特征在于，蓝色激光或光纤激光入射至待焊接物的预置区域内，所述预置区域的面积为0.3mm²～1mm²。
9.根据权利要求1所述的复合激光焊接方法，其特征在于，通过窄带滤光片过滤光纤激光的反射光，所述反射光的波长为1070～1080nm。
10.一种激光焊接装置，其特征在于，激光焊接装置用于执行权利要求1-9中任意一项的复合激光焊接方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210371947.8A CN114434008A (zh) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | 一种复合激光焊接方法及激光焊接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210371947.8A CN114434008A (zh) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | 一种复合激光焊接方法及激光焊接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114434008A true CN114434008A (zh) | 2022-05-06 |
Family
ID=81360424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210371947.8A Pending CN114434008A (zh) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | 一种复合激光焊接方法及激光焊接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114434008A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2598002Y (zh) * | 2003-02-21 | 2004-01-07 | 华中科技大学 | 一种多光点激光加工镜头 |
| CN201191323Y (zh) * | 2007-11-09 | 2009-02-04 | 王仲明 | 一种多路分立半导体激光耦合入单根光纤的结构 |
| CN105269152A (zh) * | 2014-06-06 | 2016-01-27 | 通快激光有限责任公司 | 耦入光具、激光焊接头和具有真空室的激光焊接装置 |
| CN107160032A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-09-15 | 上海嘉强自动化技术有限公司 | 一种间距与分光能量可调三光点激光焊接光学系统 |
| CN108213700A (zh) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 宁波方太厨具有限公司 | 用于激光焊接的同轴气体保护装置 |
| CN109153096A (zh) * | 2016-05-23 | 2019-01-04 | 松下知识产权经营株式会社 | 激光焊接装置及激光焊接方法 |
| CN110908231A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-24 | 深圳市中科创激光技术有限公司 | 光源系统及激光投影设备 |
| CN111761205A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-13 | 上海嘉强自动化技术有限公司 | 一种双波段激光摆动焊接光学系统 |
| CN113241580A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-10 | 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司 | 一种蓝光复合激光器及激光焊接装置 |
| CN113967790A (zh) * | 2020-07-22 | 2022-01-25 | 江苏联赢激光有限公司 | 一种电池转接片的焊接方法 |
-
2022
- 2022-04-11 CN CN202210371947.8A patent/CN114434008A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2598002Y (zh) * | 2003-02-21 | 2004-01-07 | 华中科技大学 | 一种多光点激光加工镜头 |
| CN201191323Y (zh) * | 2007-11-09 | 2009-02-04 | 王仲明 | 一种多路分立半导体激光耦合入单根光纤的结构 |
| CN105269152A (zh) * | 2014-06-06 | 2016-01-27 | 通快激光有限责任公司 | 耦入光具、激光焊接头和具有真空室的激光焊接装置 |
| CN109153096A (zh) * | 2016-05-23 | 2019-01-04 | 松下知识产权经营株式会社 | 激光焊接装置及激光焊接方法 |
| CN108213700A (zh) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 宁波方太厨具有限公司 | 用于激光焊接的同轴气体保护装置 |
| CN107160032A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-09-15 | 上海嘉强自动化技术有限公司 | 一种间距与分光能量可调三光点激光焊接光学系统 |
| CN110908231A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-24 | 深圳市中科创激光技术有限公司 | 光源系统及激光投影设备 |
| CN111761205A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-13 | 上海嘉强自动化技术有限公司 | 一种双波段激光摆动焊接光学系统 |
| CN113967790A (zh) * | 2020-07-22 | 2022-01-25 | 江苏联赢激光有限公司 | 一种电池转接片的焊接方法 |
| CN113241580A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-10 | 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司 | 一种蓝光复合激光器及激光焊接装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4505190B2 (ja) | レーザ切断装置 | |
| CN111761205A (zh) | 一种双波段激光摆动焊接光学系统 | |
| JP4092080B2 (ja) | 凸版またはフレキソ版用の微細構造を有する刷版の製造方法 | |
| US7324571B2 (en) | Methods and systems for laser processing a workpiece and methods and apparatus for controlling beam quality therein | |
| US7646794B2 (en) | Laser apparatus and manufacturing method of a battery | |
| JP5639046B2 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP3292294B2 (ja) | レーザを用いたマーキング方法及びマーキング装置 | |
| US20140305910A1 (en) | System and Method Utilizing Fiber Lasers for Titanium Welding Using an Argon Cover Gas | |
| CN114434008A (zh) | 一种复合激光焊接方法及激光焊接装置 | |
| CN212420087U (zh) | 万向去毛刺用光头装置 | |
| CN115846871B (zh) | 一种用于铝合金手机中框组件焊接的系统及方法 | |
| CN216298281U (zh) | 激光复合焊接头 | |
| JP4408080B2 (ja) | ハイブリッドレーザ加工方法とそれに用いるハイブリッドレーザトーチ | |
| CN113399825B (zh) | 一种激光装置 | |
| CN204397164U (zh) | 一种大功率焊接头 | |
| JP2003154477A (ja) | レーザ切断方法および装置 | |
| JP2012043849A (ja) | ファイバレーザデリバリシステム | |
| WO2012044285A1 (en) | System and method utilizing fiber lasers for titanium welding using an argon cover gas | |
| CN111922514A (zh) | 一种双焦点激光焊接光学系统及其光焊接头 | |
| JP2010037140A (ja) | ガラス板の切断方法及び装置 | |
| CN218903987U (zh) | 铝合金手机中框组件焊接装置及包含该装置的焊接系统 | |
| CN215645414U (zh) | 一种双波长激光设备 | |
| US20230278139A1 (en) | Welding method and laser device | |
| JP2002340804A (ja) | マークの観察方法及び観察装置 | |
| JPH1168214A (ja) | Ｑスイッチｃｏ２レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Lu Guojie Inventor after: Tan Hao Inventor after: Qianguodalang Inventor before: Lu Guojie Inventor before: Zhao Limin Inventor before: Tan Hao Inventor before: Qianguodalang |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |