CN115570267B - 一种基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于粉材的蓝激光‑红外激光复合焊接装置与方法；激光系统包括：与合束模块连接的CCD光路反射模块；与CCD光路反射模块连接的CCD监视器；与合束模块连接的聚焦模块；与聚焦模块连接的同轴送粉喷嘴；与蓝激光器光纤连接的蓝激光准直模块；与红外激光器光纤连接的红外激光准直模块；所述红外激光准直模块通过红外激光反射模块光路连接合束模块；本发明采用蓝激光‑红外激光复合焊接技术克服了焊接材料对单一激光波长吸收率低的缺点，采用的四轴数控机床和CCD监视器能够完成对焊缝的自动识别、跟踪、控制、监测，保证了焊接质量和效率，实现复杂无规则焊缝的连续高效焊接。
Description
技术领域
本发明涉及复合焊接技术领域，尤其涉及一种基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置与方法。
背景技术
传统的激光焊接为单激光束焊接，焊接过程对母材焊接端面的要求高，容易出现夹渣、未焊透、未熔合等焊接缺陷。再者，采用单一红外激光焊接高反射率材料如铜和铝等，材料对激光的吸收率低，很难达到熔点，不仅焊接速度慢，而且容易产生缺陷。
现有的双激光复合焊接装置多采用一束红外脉冲激光和一束红外连续激光作为焊接热源，低功率的红外连续激光先对焊接母材进行预热，使其达到一定温度，接着高功率的红外脉冲激光使材料熔化。这种方法能够在一定程度上提高材料对激光的吸收率，进而提高焊接质量。然而，一方面，高反射率材料对红外脉冲激光的吸收率仍然很低。另一方面，脉冲激光的高功率会加大能耗，长时运行会损坏激光器，从而降低精度和稳定性。
同种材料对不同波长激光的吸收率差异很大，例如对红外激光反射率很大的铜、铝等对蓝激光的反射率小，能够很好地吸收蓝激光的能量。因此，利用材料对不同波长激光的吸收率差异，迫切需要设计一种复合光源的焊接方法及焊接装置，以提高焊接质量和焊接效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置与方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置，包括终端控制器41、安装在四轴数控机床上的激光系统；该四轴数控机床包括一水平工作台面；
激光系统包括：
与合束模块14连接的CCD光路反射模块22；
与CCD光路反射模块22连接的CCD监视器21；
与合束模块14连接的聚焦模块15；
与聚焦模块15连接的同轴送粉喷嘴32；
与蓝激光器17光纤连接的蓝激光准直模块13；
与红外激光器16光纤连接的红外激光准直模块11；
所述红外激光准直模块11通过红外激光反射模块12光路连接合束模块14；
所述蓝激光准直模块13光路连接合束模块14。
所述同轴送粉喷嘴32还通过管路连接送粉器31；
所述红外激光准直模块11、蓝激光器17和红外激光器16，还分别通过管路连接水冷机51。
所述红外激光准直模块11，内置有红外激光全透射准直镜片111；
所述红外激光反射模块12，内置有红外激光全反射镜片121；红外激光全反射镜片121与水平工作台面夹角为45°。
所述蓝激光准直模块13内置有蓝激光全透射准直镜片131；
所述合束模块14内置有与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141；
所述合束模块14还内置有与水平工作台面夹角为45°的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142。
所述聚焦模块15内置有全透射聚焦镜片151；
所述CCD监视器21信号连接终端控制器41；
所述CCD监视器21内置有全透射聚焦镜片212；
所述CCD光路反射模块22内置有与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射镜片221。
所述红外激光全反射镜片121与蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142的中心保持在同一水平线上；
所述可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141与可见光全反射镜片221的中心保持在同一水平线上。
所述红外激光全透射准直镜片111与红外激光全反射镜片121的中心保持在同一竖直线上；
所述蓝激光全透射准直镜片131、可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141、蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142和全透射聚焦镜片151的中心，均保持在同一竖直线上；
所述全透射聚焦镜片212与可见光全反射镜片221的中心保持在同一竖直线上。
一种基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接方法，包括如下步骤：
S1、将焊接母材61、焊接母材62对接，固定放置在数控机床的水平工作台面上；
S2、根据焊缝的位置和走向，确定扫描范围，并将扫描范围输入终端控制器41，生成扫描指令；
S3、四轴数控机床的主轴和水平工作台面，在终端控制器41指令控制下移动，CCD监视器21扫描并识别焊接母材61与焊接母材62之间的焊缝特征，上传至终端控制器41；所述焊缝特征包括焊缝的深度、宽度和形状。
S4、终端控制器41重构焊缝三维模型，并自动生成焊接所需程序命令；所述程序指令可以手动增加、删除和更改。
S5、在终端控制器41控制下，红外激光器52开启，连续红外激光通过红外激光全透射准直镜片111形成平行的红外连续激光束，此激光束沿光路传播至红外激光反射模块12，经设置在红外激光反射模块12内与水平工作台面夹角为45°的红外激光全反射镜片121，反射至设置在合束模块14内与水平工作台面夹角为45°的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142，与蓝激光复合；
S6、在终端控制器41控制下，蓝激光器17开启，连续蓝激光通过设置在蓝激光准直模块13的蓝激光全透射准直镜片131形成平行的蓝激光束，此蓝激光束沿光路通过设置在合束模块14内的与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141，经蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142，与红外激光复合；
S7、蓝激光-红外激光复合后的复合激光光束181，通过设置在聚焦模块14内的全透射聚焦镜片，最终照射在焊接母材61与焊接母材62接缝处和金属粉末上；
S8、根据步骤S2至步骤S4中的终端控制器41程序指令，四轴数控机床水平工作台完成沿X、Y轴移动和绕Z轴的转动，四轴数控机床的主轴完成沿Z轴移动；
与此同时，CCD监视器对焊接过程进行实时监测；实时焊接画面通过设置在复合聚焦模块15内的全透射聚焦镜片，可见光图像沿与蓝激光平行的光路向上传播，经设置在合束模块14的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142，以及可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141反射，后经设置于CCD光路反射模块22内的与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射镜片221，通过可见光光路231向上传播至CCD监视器21内的全透射聚焦镜片，由内置在监视器内光电转换模块完成光电信号转换，再传输至终端控制器41；由终端控制器41分析评估焊接质量。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1、本发明采用蓝激光-红外激光复合焊接的方式，拓宽了激光的波长范围，克服了焊接材料对红外激光吸收率低的缺点，避免了夹渣、未焊透、未熔合等焊接缺陷，提高了焊接速度和焊接质量。
2.本发明采用的焊接激光源均为连续激光，能耗低，精度高，焊接速度快，性能稳定，适应性强。复合激光中红外激光的光斑直径，小于蓝激光的光斑直径，对于焊接复杂无规则焊缝优势明显。
3、本发明中CCD监视器、四轴数控机床和智能控制系统的综合应用，可对复杂无规则焊缝进行柔性焊接，实现了焊接过程的智能控制和监测。
附图说明
图1是本发明基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置的结构图；
图2是图1的原理示意图。
图3是粉末喷嘴的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
如图1-3所示。本发明公开了一种基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置，包括终端控制器41、安装在四轴数控机床上的激光系统；该四轴数控机床包括一水平工作台面；
激光系统包括：
与合束模块14连接的CCD光路反射模块22；
与CCD光路反射模块22连接的CCD监视器21；
与合束模块14连接的聚焦模块15；
与聚焦模块15连接的同轴送粉喷嘴32；
与蓝激光器17光纤连接的蓝激光准直模块13；
与红外激光器16光纤连接的红外激光准直模块11；
所述红外激光准直模块11通过红外激光反射模块12光路连接合束模块14；
所述蓝激光准直模块13光路连接合束模块14。
所述同轴送粉喷嘴32还通过管路连接送粉器31；
所述红外激光准直模块11、蓝激光器17和红外激光器16，还分别通过管路连接水冷机51。
所述红外激光准直模块11，内置有红外激光全透射准直镜片111；
所述红外激光反射模块12，内置有红外激光全反射镜片121；红外激光全反射镜片121与水平工作台面夹角为45°。
所述蓝激光准直模块13内置有蓝激光全透射准直镜片131；
所述合束模块14内置有与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141；
所述合束模块14还内置有与水平工作台面夹角为45°的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142。
所述聚焦模块15内置有全透射聚焦镜片151；
所述CCD监视器21信号连接终端控制器41；
所述CCD监视器21内置有全透射聚焦镜片212；
所述CCD光路反射模块22内置有与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射镜片221。
所述红外激光全反射镜片121与蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142的中心保持在同一水平线上；
所述可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141与可见光全反射镜片221的中心保持在同一水平线上。
所述红外激光全透射准直镜片111与红外激光全反射镜片121的中心保持在同一竖直线上；
所述蓝激光全透射准直镜片131、可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141、蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142和全透射聚焦镜片151的中心，均保持在同一竖直线上；
所述全透射聚焦镜片212与可见光全反射镜片221的中心保持在同一竖直线上。
一种基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接方法，包括如下步骤：
S1、将焊接母材61、焊接母材62对接，固定放置在数控机床的水平工作台面上；
S2、根据焊缝的位置和走向，确定扫描范围，并将扫描范围输入终端控制器41，生成扫描指令；
S3、四轴数控机床的主轴和水平工作台面，在终端控制器41指令控制下移动，CCD监视器21扫描并识别焊接母材61与焊接母材62之间的焊缝特征，上传至终端控制器41；所述焊缝特征包括焊缝的深度、宽度和形状。
S4、终端控制器41重构焊缝三维模型，并自动生成焊接所需程序命令；所述程序指令可以手动增加、删除和更改。
S5、在终端控制器41控制下，红外激光器52开启，连续红外激光通过红外激光全透射准直镜片111形成平行的红外连续激光束，此激光束沿光路传播至红外激光反射模块12，经设置在红外激光反射模块12内与水平工作台面夹角为45°的红外激光全反射镜片121，反射至设置在合束模块14内与水平工作台面夹角为45°的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142，与蓝激光复合；
S6、在终端控制器41控制下，蓝激光器17开启，连续蓝激光通过设置在蓝激光准直模块13的蓝激光全透射准直镜片131形成平行的蓝激光束，此蓝激光束沿光路通过设置在合束模块14内的与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141，经蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142，与红外激光复合；
S7、蓝激光-红外激光复合后的复合激光光束181，通过设置在聚焦模块14内的全透射聚焦镜片，最终照射在焊接母材61与焊接母材62接缝处和金属粉末上；
S8、根据步骤S2至步骤S4中的终端控制器41程序指令，四轴数控机床水平工作台完成沿X、Y轴移动和绕Z轴的转动，四轴数控机床的主轴完成沿Z轴移动；
与此同时，CCD监视器对焊接过程进行实时监测；实时焊接画面通过设置在复合聚焦模块15内的全透射聚焦镜片，可见光图像沿与蓝激光平行的光路向上传播，经设置在合束模块14的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片142，以及可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片141反射，后经设置于CCD光路反射模块22内的与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射镜片221，通过可见光光路231向上传播至CCD监视器21内的全透射聚焦镜片，由内置在监视器内光电转换模块完成光电信号转换，再传输至终端控制器41；由终端控制器41分析评估焊接质量。
在步骤S7至步骤S8过程中，送粉器31开启，金属粉末从同轴送粉喷嘴32喷出。
复合激光对焊接母材61与焊接母材62接缝和金属粉末进行熔化；在四轴数控机床的动作下完成对复杂无规则焊缝的焊接。
在步骤S5至步骤S8过程中，水冷机51开启，通过水冷管道52对激光系统进行冷却。
所述红外激光器16出射的红外激光161光斑直径，小于蓝激光器17出射的蓝激光171光斑直径。
如上所述，本发明采用蓝激光-红外激光复合焊接技术克服了焊接材料对单一激光波长吸收率低的缺点，采用的四轴数控机床和CCD监视器能够完成对焊缝的自动识别、跟踪、控制、监测，保证了焊接质量和效率，实现复杂无规则焊缝的连续高效焊接。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置，包括终端控制器（41）、安装在四轴数控机床上的激光系统；该四轴数控机床包括一水平工作台面；
其特征在于，激光系统包括：
与合束模块（14）连接的CCD光路反射模块（22）；
与CCD光路反射模块（22）连接的CCD监视器（21）；
与合束模块（14）连接的聚焦模块（15）；
与聚焦模块（15）连接的同轴送粉喷嘴（32）；
与蓝激光器（17）光纤连接的蓝激光准直模块（13）；
与红外激光器（16）光纤连接的红外激光准直模块（11）；
所述红外激光准直模块（11）通过红外激光反射模块（12）光路连接合束模块（14）；
所述蓝激光准直模块（13）光路连接合束模块（14）；
所述同轴送粉喷嘴（32）还通过管路连接送粉器（31）；
所述红外激光准直模块（11）、蓝激光器（17）和红外激光器（16），还分别通过管路连接水冷机（51）；
所述红外激光准直模块（11），内置有红外激光全透射准直镜片（111）；
所述红外激光反射模块（12），内置有红外激光全反射镜片（121）；红外激光全反射镜片（121）与水平工作台面夹角为45°；
所述蓝激光准直模块（13）内置有蓝激光全透射准直镜片（131）；
所述合束模块（14）内置有与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片（141）；
所述合束模块（14）还内置有与水平工作台面夹角为45°的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片（142）；
所述聚焦模块（15）内置有全透射聚焦镜片一（151）；
所述CCD监视器（21）信号连接终端控制器（41）；
所述CCD监视器（21）内置有全透射聚焦镜片二（212）；
所述CCD光路反射模块（22）内置有与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射镜片（221）；
所述红外激光全反射镜片（121）与蓝激光全透射和红外激光全反射镜片（142）的中心保持在同一水平线上；
所述可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片（141）与可见光全反射镜片（221）的中心保持在同一水平线上；
所述红外激光全透射准直镜片（111）与红外激光全反射镜片（121）的中心保持在同一竖直线上；
所述蓝激光全透射准直镜片（131）、可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片（141）、蓝激光全透射和红外激光全反射镜片（142）和全透射聚焦镜片一（151）的中心，均保持在同一竖直线上；
所述全透射聚焦镜片二（212）与可见光全反射镜片（221）的中心保持在同一竖直线上；
基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：
S1、将焊接母材一（61）、焊接母材二（62）对接，固定放置在数控机床的水平工作台面上；
S2、根据焊缝的位置和走向，确定扫描范围，并将扫描范围输入终端控制器（41），生成扫描指令；
S3、四轴数控机床的主轴和水平工作台面，在终端控制器（41）指令控制下移动，CCD监视器（21）扫描并识别焊接母材一（61）与焊接母材二（62）之间的焊缝特征，上传至终端控制器（41）；
S4、终端控制器（41）重构焊缝三维模型，并自动生成焊接所需程序命令；
S5、在终端控制器（41）控制下，红外激光器（16）开启，连续红外激光通过红外激光全透射准直镜片（111）形成平行的红外连续激光束，此激光束沿光路传播至红外激光反射模块（12），经设置在红外激光反射模块（12）内与水平工作台面夹角为45°的红外激光全反射镜片（121），反射至设置在合束模块（14）内与水平工作台面夹角为45°的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片（142），与蓝激光复合；
S6、在终端控制器（41）控制下，蓝激光器（17）开启，连续蓝激光通过设置在蓝激光准直模块（13）的蓝激光全透射准直镜片（131）形成平行的蓝激光束，此蓝激光束沿光路通过设置在合束模块（14）内的与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片（141），经蓝激光全透射和红外激光全反射镜片（142），与红外激光复合；
S7、蓝激光-红外激光复合后的复合激光光束（181），通过设置在聚焦模块（15）内的全透射聚焦镜片，最终照射在焊接母材一（61）与焊接母材二（62）接缝处和金属粉末上；
S8、根据步骤S2至步骤S4中的终端控制器（41）程序指令，四轴数控机床水平工作台完成沿X、Y轴移动和绕Z轴的转动，四轴数控机床的主轴完成沿Z轴移动；
与此同时，CCD监视器对焊接过程进行实时监测；实时焊接画面通过设置在复合聚焦模块（15）内的全透射聚焦镜片，可见光图像沿与蓝激光平行的光路向上传播，经设置在合束模块（14）的蓝激光全透射和红外激光全反射镜片（142），以及可见光全反射和蓝激光全透射组合镜片（141）反射，后经设置于CCD光路反射模块（22）内的与水平工作台面夹角为135°的可见光全反射镜片（221），通过可见光光路（231）向上传播至CCD监视器（21）内的全透射聚焦镜片，由内置在监视器内光电转换模块完成光电信号转换，再传输至终端控制器（41）；由终端控制器（41）分析评估焊接质量。
2.根据权利要求1所述基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置，其特征在于：在步骤S7至步骤S8过程中，送粉器（31）开启，金属粉末从同轴送粉喷嘴（32）喷出；
复合激光对焊接母材一（61）与焊接母材二（62）接缝和金属粉末进行熔化；在四轴数控机床的动作下完成对复杂无规则焊缝的焊接。
3.根据权利要求1所述基于粉材的蓝激光-红外激光复合焊接装置，其特征在于：
在步骤S5至步骤S8过程中，水冷机（51）开启，通过水冷管道（52）对激光系统进行冷却；
所述红外激光器（16）出射的红外激光（161）光斑直径，小于蓝激光器（17）出射的蓝激光（171）光斑直径。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102699531A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-10-03 | 华南理工大学 | 一种激光扫描熔化金属粉末焊接方法及其装置 |
| CN106984813A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-28 | 华南理工大学 | 一种激光选区熔化加工过程同轴监测方法及装置 |
| 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 |
| CN113664222A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-19 | 华南理工大学 | 一种用于定向能量沉积设备的复合激光装置与方法 |
| CN216298281U (zh) * | 2021-10-29 | 2022-04-15 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光复合焊接头 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11986883B2 (en) * | 2016-04-29 | 2024-05-21 | Nuburu Subsidiary, Inc. | Blue laser metal additive manufacturing system |
| EP3448621A4 (en) * | 2016-04-29 | 2020-01-22 | Nuburu, Inc. | VISIBLE LASER FOR GENERATIVE PRODUCTION |
-
2022
- 2022-09-30 CN CN202211208449.8A patent/CN115570267B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102699531A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-10-03 | 华南理工大学 | 一种激光扫描熔化金属粉末焊接方法及其装置 |
| CN106984813A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-28 | 华南理工大学 | 一种激光选区熔化加工过程同轴监测方法及装置 |
| 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 |
| CN113664222A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-19 | 华南理工大学 | 一种用于定向能量沉积设备的复合激光装置与方法 |
| CN216298281U (zh) * | 2021-10-29 | 2022-04-15 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光复合焊接头 |
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