[發(fā)明專利]窄間隙三光束激光焊接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010600708.2
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102059452A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俐群;雷正龍;馮杰才;陶汪
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K26/20
• 分類號: B23K26/20;B23K26/067
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種窄間隙三光束激光焊接方法，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有窄間隙激光填絲焊接方法中多采用單光束焊接，雙光束焊接、擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)雙光束焊接，采用單光束焊接的缺點(diǎn)是，激光光斑直徑很小，熱作用區(qū)域小，易出現(xiàn)側(cè)壁未熔合現(xiàn)象，影響焊接質(zhì)量。采用雙光束焊接時(shí)，雖然提高了焊接的熱作用區(qū)域，但是兩光束作用在焊縫熔池兩側(cè)，熔池中心沒有激光束的作用，會(huì)使熔池中心攪拌不充分，容易產(chǎn)生氣孔，而且填充焊絲一般位于焊縫中心，兩側(cè)的激光束未能提供充足的熱量熔化焊絲，熔覆金屬填充量較少，容易產(chǎn)生層間未熔合等缺陷，影響焊接接頭性能。采用擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)雙光束焊接時(shí)，由于光束的擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，光束對焊縫熔池的攪拌作用增強(qiáng)，減少了焊縫氣孔，但是光束的移動(dòng)降低了焊絲金屬熔滴過渡的穩(wěn)定性，使焊絲填充效果受到影響，由此使擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)雙光束焊接在窄間隙激光填絲焊接中的使用仍然存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)雙光束焊接方法存在焊絲金屬熔滴過渡穩(wěn)定性差的問題，提供一種窄間隙三光束激光焊接方法。

本發(fā)明方法在焊接過程中，將激光器發(fā)出的主光束分成三束焊接光束，所述三束焊接光束的能量分別為主光束能量的三分之一，所述三束焊接光束在窄間隙焊縫坡口內(nèi)形成的三個(gè)聚焦光斑并行排列或呈正三角形排列。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明方法通過兩個(gè)分束片和兩個(gè)反射式聚焦鏡實(shí)現(xiàn)了三分光束的功能，使激光束的能量能夠合理分配，并可調(diào)節(jié)焊接光束焦點(diǎn)的位置，具有容易實(shí)現(xiàn)，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了在窄間隙焊縫坡口左側(cè)、中心和右側(cè)三個(gè)位置的激光束作用，兩側(cè)的激光焊接光束解決了窄間隙激光填絲焊接方法中存在的焊接側(cè)壁未熔合問題，中心的第二焊接光束不僅提供了足夠的熱量熔化焊絲，而且三光束都可沿焊接方向移動(dòng)，焊絲金屬熔滴的過渡穩(wěn)定，提高了焊接質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的焊接原理示意圖；

圖2為第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口內(nèi)并行排列的示意圖，圖中A為第一焊接光束形成的聚焦光斑，B為第二焊接光束形成的聚焦光斑，C為第三焊接光束形成的聚焦光斑，圖中箭頭所示為焊接方向；

圖3為第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束在窄間隙焊縫坡口內(nèi)呈三角形排列的示意圖，圖中A為第一焊接光束形成的聚焦光斑，B為第二焊接光束形成的聚焦光斑，C為第三焊接光束形成的聚焦光斑，圖中箭頭所示為焊接方向。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式在焊接過程中，將激光器發(fā)出的主光束分成三束焊接光束，所述三束焊接光束的能量分別為主光束能量的三分之一，所述三束焊接光束在窄間隙焊縫坡口內(nèi)形成的三個(gè)聚焦光斑并行排列或呈正三角形排列。

本實(shí)施方式是一種激光填絲焊接方法，它解決了在窄間隙激光填絲焊接時(shí)容易出現(xiàn)氣孔、側(cè)壁未熔合、層間未熔合及焊絲金屬熔滴過渡不穩(wěn)定的問題，填補(bǔ)了現(xiàn)有激光焊接技術(shù)中的不足。

具體實(shí)施方式二：下面結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為對實(shí)施方式一的進(jìn)一步說明，所述將激光器發(fā)出的主光束分成三束焊接光束的實(shí)現(xiàn)方法為：

使主光束通過第一分束片1-1后分成第一透射光束和第一反射光束，第一反射光束經(jīng)第一反射式聚焦鏡2-1聚焦后形成第一焊接光束，所述第一焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口的一側(cè)，

第一透射光束通過第二分束片1-2后分成第二透射光束和第二反射光束，第二透射光束再通過透射式聚焦鏡3后形成第二焊接光束，所述第二焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口的中心，

第二反射光束經(jīng)第二反射式聚焦鏡2-2聚焦后形成第三焊接光束，所述第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口的另一側(cè)，

所述第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口內(nèi)并行排列或呈正三角形排列。

圖1所示，形成了三焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口內(nèi)的并行排列。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式為對實(shí)施方式二的進(jìn)一步說明，所述第一分束片1-1的透射光束占入射光束總能量的三分之二，該第一分束片1-1的反射光束占入射光束總能量的三分之一。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式為對實(shí)施方式三的進(jìn)一步說明，所述第二分束片1-2為半透射半反射鏡。