CN114515905A

CN114515905A - 一种通过复合激光制备精密部件的方法及激光器

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Publication number: CN114515905A
Application number: CN202210413844.3A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Jiangsu United Winners Laser Co ltd
Current assignee: Jiangsu United Winners Laser Co ltd
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2042-04-20
Also published as: CN114515905B

Abstract

本发明提供一种通过复合激光制备精密部件的方法及激光器，属于激光加工技术领域，为解决现有方法焊接精度不高的技术问题而设计。包括采集待焊接产品的信息集合；根据信息集合获取目标激光；通过目标激光对待焊接产品进行焊接，得到精密部件。本发明可提高焊接精度。

Description

一种通过复合激光制备精密部件的方法及激光器

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种通过复合激光制备精密部件的方法及激光器。

背景技术

目前，在通过激光器对精密部件进行焊接时，流程繁琐，生产效率低，加工成的部件外观尺寸精准度低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种通过复合激光制备精密部件的方法：包括：

采集待焊接产品的信息集合；

根据所述信息集合获取目标激光；

通过所述目标激光对所述待焊接产品进行焊接，得到精密部件；

其中，所述待焊接产品至少由两个元件构成，至少有一个元件为含金的合金或含硅的合金，所述信息集合包括元件的数量、尺寸和相邻的元件之间的距离，目标激光包括红外激光和蓝色激光，所述蓝色激光用于预热，所述红外激光用于焊接，所述红外激光和所述蓝色激光之间的功率比值大于或等于1。

可选的，采集待焊接产品的信息集合的步骤包括：

通过红外线感应器采集元件的数量、尺寸和相邻的元件之间的距离，得到信息集合。

可选的，在采集待焊接产品的信息集合的之后，包括：

判断元件的尺寸是否小于或等于预置尺寸；

若元件的尺寸小于或等于预置尺寸，则通过n个光纤激光器输出红外激光；若元件的尺寸大于预置尺寸，则通过m个光纤激光器输出红外激光；

其中，m>n，m≥2，n≥1。

可选的，在采集待焊接产品的信息集合的之后，还包括：

判断相邻的元件之间的距离是否大于或等于第一预置距离；

若相邻的元件之间的距离大于或等于第一预置距离，则通过扩束镜放大红外激光和蓝色激光的光斑尺寸，得到大光斑，所述大光斑为目标激光；若相邻的元件之间的距离小于第一预置距离，则返回执行采集待焊接产品的信息集合的步骤。

可选的，在采集待焊接产品的信息集合的之后，还包括：

判断相邻的元件之间的距离是否大于或等于第二预置距离；

若相邻的元件之间的距离大于或等于第二预置距离，则通过电机带动反射镜摆动，经过反射镜反射后的蓝色激光在合束镜位置与红外激光叠加，形成静止的红外激光和摆动的蓝色激光；若相邻的元件之间的距离小于第二预置距离，则返回执行采集待焊接产品的信息集合的步骤；其中，所述合束镜用于反射蓝色激光，所述合束镜用于透过红外激光。

可选的，在通过所述目标激光对所述待焊接产品进行焊接，得到精密部件的步骤之后，包括：

通过打磨机构对精密部件进行打磨，，得到打磨成品，其中，所述打磨机构在气缸的作用下沿着X轴模组、Y轴模组和Z轴模组的三个维度进行运动。

可选的，在通过打磨机构对精密部件进行打磨，所述打磨机构在气缸的作用下沿着X轴模组、Y轴模组和Z轴模组的三个维度进行运动，得到打磨成品的步骤之后，包括：

通过氢氧化钠溶液对打磨成品进行清洗，得到清洗成品。

可选的，在通过所述目标激光对所述待焊接产品进行焊接，得到精密部件的步骤之前，包括：

通过夹具机构将预置数量的元件搬运至压紧机构，所述压紧机构用于通过弹簧限位块将所述元件夹紧。

可选的，通过夹具机构将预置数量的元件搬运至压紧机构，所述压紧机构用于通过弹簧限位块将所述元件夹紧的步骤包括：

在通过夹具机构将预置数量的元件向压紧机构搬运的同时，通过旋转机构带动夹具机构进行旋转，以使所述元件按照预置的方位摆放在压紧机构的弹簧限位块内；

通过所述弹簧限位块将所述元件夹紧。

提供一种激光器，所述激光器用于执行上述方法中的焊接步骤。

本发明的有益效果为：通过复合激光对容易断裂的焊接材料进行焊接，可用于生产精密的零部件，当焊接含金的合金时时，可减少焊接飞溅的发生，当焊接含硅合金时，可减少裂纹的产生。

附图说明

图1为本发明第一实施例流程示意图；

图2为相邻的元件之间的距离大于或等于第一预置距离的示意图；

图3为本发明采用扩束镜后的一实施例示意图；

图4为本发明采用扩束镜后的另一实施例示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，在本发明的第一实施例中，包括：

步骤S1：采集待焊接产品的信息集合；

步骤S2：根据信息集合获取目标激光；

步骤S3：通过目标激光对待焊接产品进行焊接，得到精密部件；

其中，待焊接产品至少由两个元件构成，至少有一个元件为含金的合金或含硅的合金，信息集合包括元件的数量、尺寸和相邻的元件之间的距离，目标激光包括红外激光和蓝色激光，蓝色激光用于预热，红外激光用于焊接，红外激光和蓝色激光之间的功率比值大于或等于1。

在本实施例中，在焊接含金的合金时，含金的合金对单一的蓝色激光吸收率高，但单一的蓝色激光波长较短，功率较小；而单一的红外激光具有较大的功率，焊接速度较快，但焊接容易出现飞溅现象；本发明是将蓝色激光和红外激光复合在一起，热积累明显，会形成稳定的熔池，焊接效果得到提升；由于红外激光和蓝色激光的功率占比可实时调节，也可提高焊接质量；还可通过调节红外激光和蓝色激光入射至待焊接产品的位置来防止误焊；

根据信息集合获取目标激光，具体包括根据信息集合调节不同类型的激光的功率占比和/或调节不同类型的激光入射至待焊接产品的位置，获取目标激光，其中，调节不同类型的激光功率占比的具体实现方式为：将多个发光二极管封装在一起，每个发光二极管的功率为50W，封装20个可得到功率1000W的激光，各个发光二极管之间由处理器单独控制，当处于需要高功率的场景时，例如，元件的尺寸较大，需要较大功率才能焊接牢固时，则通过较多的发光二极管同时工作来实现；当处于需要低功率的场景时，则通过较少的发光二极管同时工作来实现；调节不同类型的激光入射至待焊接产品的位置的具体实现方式为：激光在入射至待焊接产品之前，先到达反射镜，通过电机驱动反射镜摆动，在反射镜摆动时，激光的入射角度也会发生改变，从而实现将激光入射至待焊接产品不同位置的目的，可焊接到待焊接产品的不同位置；

在焊接含硅的合金时，元件破损程度较大，容易产生裂纹，并且有一部分含硅的合金具有导磁性，例如，含硅4%的钢就具有良好的导磁性，此部分导磁性的含硅的合金其本身相较于铝合金就具有更高的脆性，在受到激光冲击时极易生产裂纹，本发明通过低功率的蓝色激光预热，通过高功率的红外激光深熔焊接，可减少或避免裂纹的产生。

在第二实施例中，步骤S1包括：

在第三实施例中，在步骤S1之后，包括：

步骤S4：判断元件的尺寸是否小于或等于预置尺寸；

步骤S5：若元件的尺寸小于或等于预置尺寸，则通过n个光纤激光器输出红外激光；若元件的尺寸大于预置尺寸，则通过m个光纤激光器输出红外激光；

其中，m>n，m≥2，n≥1。

在本实施例中，通过红外线感应器采集元件的尺寸信息，例如当元件的厚度小于或等于9㎜时，通过1个光纤激光器输出红外激光，当元件的厚度大于9㎜时，通过2个光纤激光器输出红外激光。

参照图1-4，在第四实施例中，在步骤S1之后，包括：

步骤S6：参照图2，判断相邻的元件之间的距离L是否大于或等于第一预置距离L1；

步骤S7：若相邻的元件之间的距离L大于或等于第一预置距离L1，则通过扩束镜1放大红外激光和蓝色激光的光斑尺寸，得到大光斑，大光斑为目标激光；若相邻的元件之间的距离L小于第一预置距离L1，则执行采集待焊接产品的信息集合的步骤。

在本实施例中，通过红外线感应器采集相邻元件之间的距离L，通过处理器对采集到的距离L与第一预置距离L1进行比较，当大于或等于第一预置距离L1时，由于相邻的元件之间的间距较大，此时需要更大的光斑才能实现快速焊接，向电机2发送指令，使得电机2带动扩束镜1沿一定的角度旋转，参照图3，当旋转到一角度时，红外激光和蓝色激光完全透过扩束镜1，并到达元件；参照图4，当旋转到另一角度时，红外激光和蓝色激光无法透过扩束镜1，而是直接到达元件；在本实施例中，扩束镜1安装在转轴3上，转轴3在电机2的驱动下转动，转轴3转动带动扩束镜1旋转，当大于或等于第一预置距离L1时，顺时针旋转一定的角度，例如180°，此时，红外激光和蓝色激光可透过扩束镜1，得到大光斑，由于大光斑尺寸较大，因此可覆盖相邻的元件，从而提高焊接效率；当小于第一预置距离L1时，逆时针旋转180°，此时，红外激光和蓝色激光则无法透过扩束镜1；此处旋转180°仅是本发明可实施的方式之一，也可以将扩束镜1旋转至其他角度，使得红外激光和蓝色激光透过或无法透过扩束镜1。

在第五实施例中，在步骤S1之后，包括：

步骤S8：判断相邻的元件之间的距离是否大于或等于第二预置距离；

步骤S9：若相邻的元件之间的距离大于或等于第二预置距离，则通过电机带动反射镜摆动，经过反射镜反射后的蓝色激光在合束镜位置与红外激光叠加，形成静止的红外激光和摆动的蓝色激光；若相邻的元件之间的距离小于第二预置距离，则返回执行采集待焊接产品的信息集合的步骤；其中，合束镜用于反射蓝色激光，合束镜用于透过红外激光。

在本实施例中，红外激光完全透过合束镜，蓝色激光在到达合束镜后旋转一定的角度，并与红外激光共同达到元件，由于元件之间的距离较大，较小尺寸的蓝色激光的光斑无法对相邻的元件进行有效预热，为解决该技术问题，本实施例中的蓝色激光在到达合束镜之前，先通过摆动的反射镜进行反射，在摆动的反射镜的作用下蓝色激光也会发生摆动，因此可获得摆动的蓝色激光，摆动的蓝色激光可实现对相邻的元件进行预热的目的，红外激光是静止不动的，可实现持续焊接的目的。

在第六实施例中，在步骤S3之后包括：

步骤S10：通过打磨机构对精密部件进行打磨，得到打磨成品，其中，打磨机构在气缸的作用下沿着X轴模组、Y轴模组和Z轴模组的三个维度进行运动。在本实施例中，为了使元件外观尺寸更加精确，可对焊接后的产品进行打磨，去除毛刺等多余的部分。

在第七实施例中，在步骤S10之后还包括：

步骤S11：通过氢氧化钠溶液对打磨成品进行清洗，得到清洗成品。

在第八实施例中，包括：

步骤S12：通过夹具机构将预置数量的元件搬运至压紧机构，压紧机构用于通过弹簧限位块将元件夹紧。在本实施例中，通过压紧机构将至少两个元件进行固定，方便后续对其进行焊接

在第九实施例中，步骤S12包括：

在通过夹具机构将预置数量的元件向压紧机构搬运的同时，通过旋转机构带动夹具机构进行旋转，以使元件按照预置的方位摆放在压紧机构的弹簧限位块内；

通过弹簧限位块将元件夹紧。在本实施例中，可将第一元件的A面与第二元件的B面焊接在一起，防止焊接错误。

提供一种激光器，激光器用于执行上述方法中的焊接步骤。

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

1.一种通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，包括：

步骤S1：采集待焊接产品的信息集合；

步骤S2：根据所述信息集合获取目标激光；

步骤S3：通过所述目标激光对所述待焊接产品进行焊接，得到精密部件；

2.如权利要求1所述的通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，步骤S1包括：

3.如权利要求1所述的通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，在步骤S1之后，包括：

步骤S4：判断元件的尺寸是否小于或等于预置尺寸；

步骤S5：若是，则通过n个光纤激光器输出红外激光；若否，则通过m个光纤激光器输出红外激光；

其中，m>n，m≥2，n≥1。

4.如权利要求1所述的通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，在步骤S1之后，包括：

步骤S6：判断相邻的元件之间的距离是否大于或等于第一预置距离；

步骤S7：若是，则通过扩束镜放大红外激光和蓝色激光的光斑尺寸，得到大光斑，所述大光斑为目标激光；若否，则返回执行步骤S1。

5.如权利要求1所述的通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，在步骤S1之后，包括：

步骤S9：若是，则通过电机带动反射镜摆动，经过所述反射镜反射后的蓝色激光在合束镜的位置与红外激光叠加，形成静止的红外激光和摆动的蓝色激光；若否，则返回执行步骤S1；其中，所述合束镜用于反射蓝色激光，所述合束镜用于透过红外激光。

6.如权利要求1所述的通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，在步骤S3之后包括：

步骤S10：通过打磨机构对精密部件进行打磨，得到打磨成品；其中，所述打磨机构在气缸的作用下沿着X轴模组、Y轴模组和Z轴模组的三个维度进行运动。

7.如权利要求6所述的通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，在步骤S10之后还包括：

8.如权利要求1所述的通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，在步骤S3之前，包括：

步骤S12：通过夹具机构将预置数量的元件搬运至压紧机构，所述压紧机构用于通过弹簧限位块将所述元件夹紧。

9.如权利要求8所述的通过复合激光制备精密部件的方法，其特征在于，步骤S12包括：

通过所述弹簧限位块将所述元件夹紧。

10.一种激光器，其特征在于，所述激光器用于执行权利要求1-9中任意一项所述的方法中的焊接步骤。