[發明專利]一種多光束激光焊接方法

無效

• 申請號: 201210501695.2
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103056523A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 王彬;鞏水利;陳俐;姚偉
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23K26/20
• 分類號: B23K26/20
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明是一種多光束激光焊接方法，屬于激光加工技術領域。

背景技術

結構件之間的搭接焊常見于工程應用中，例如航空、航天的蒙皮與骨架之間的連接。目前，蒙皮與骨架之間的連接一般采用鉚接或者電阻點焊。傳統的連接方法，不僅使得結構強度不高而且勞動強度大。

采用激光焊接此類結構時，由于其結構的特殊性激光束無法直接穿透上、下兩層結構焊縫根部留在材料內部極易造成焊接缺陷，其接頭形式如圖1所示。

利用激光焊接進行搭接焊時，受制于結構的限制激光不能或不允許從背面穿透，此時會在焊縫根部留下大量氣孔等缺陷，嚴重影響焊接的質量。激光進行焊接時會在熔池的中間形成一個匙孔，隨著熔池的冷卻焊縫成形。激光穿透焊時匙孔相對穩定，焊縫中的氣孔可以從背面排出。但是采用激光進行非穿透式搭接焊時，焊縫根部深入材料內部匙孔下部為封閉狀態，氣孔無法從下部排出，焊縫根部極易出現大量缺陷。

目前，利用激光進行焊接時一般采用單光束激光焊接模式，這種方法操作簡單，對接接頭穿透焊時匙孔穩定，能夠獲得高質量焊縫。但是利用單光束進行非穿透式焊接時其根部缺陷嚴重，焊縫根部出現連續的氣孔。

發明內容

本發明正是針對上述現有技術中存在的不足而設計提供了一種多光束激光焊接方法，其目的是針對不同結構件之間的激光搭接焊，提出一種多光束激光串行分布的焊接方法。該方法通過光束分布以及能量配比的優化，有效的控制了激光非穿透式搭接焊時缺陷的產生，實現了不同結構件之間的高質量搭接焊。該種方法適用于鈦合金、不銹鋼等不同結構件之間的非穿透式搭接焊，對其它材料的搭接焊具有很好的參考價值、適用性廣。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

該種多光束激光焊接方法，該焊接方法采用激光束對同種金屬之間進行非穿透式搭接焊接，其特征在于：采用三束激光束作用于焊接區域(4)，三束激光束分別為第一束激光(1)、第二束激光(2)和第三束激光(3)，三束激光束按順序處于同一條直線上，第一束激光(1)和第二束激光(2)的焦點之間的距離為0.2～1mm，第二束激光(2)和第三束激光(3)的焦點之間的距離為0.5～3mm，焊接時三束激光束之間保持相對靜止，三個激光焦點之間的距離不變，第一束激光(1)、第二束激光(2)和第三束激光(3)的能量分配為10～30％，40～80％，10～30％。

采用傳統的激光進行非穿透式搭接焊時，匙孔深入材料組織內部，匙孔下部為封閉狀態，氣孔無法從下部排出，極易在焊縫根部出現大量氣孔等缺陷。采用三束串行激光進行焊接，匙孔疊加后有利于氣孔的排出。同時，三束激光同時行進對焊縫可以起到預熱、緩冷的作用，增大焊接熔深，防止裂紋的產生。

本發明技術方案提出了利用多光束激光串行分布的焊接模式，利用激光能量的多點分布，通過優化多光束能量配比有效的控制了焊縫中氣孔、裂紋等缺陷的產生，提高了焊接質量。氣孔缺陷個數減少到傳統激光焊接時的20％以下，氣孔尺寸顯著減小。

附圖說明

圖1為非穿透式搭接焊的示意圖

圖2為本發明多光束激光焊接方法的示意圖

圖3為采用本發明多光束激光焊接的實例的縫橫截面照片

圖4為采用本發明多光束激光焊接的另一實例的縫橫截面照片

圖5為本激光傳統焊接與本發明多光束激光焊接后的氣孔對比情況照片，其中，a為傳統方法的，b為本發明方法的。

具體實施方式

以下將結合附圖和實施例對發明技術方案作進一步地詳述：

參見附圖2所示，該種多光束激光焊接方法采用激光束對同種金屬之間進行非穿透式搭接焊接，其特征在于：采用三束激光束作用于焊接區域4，波長為1.06μm的三束激光束分別為第一束激光1、第二束激光2和第三束激光3，三束激光束按順序處于同一條直線上，第一束激光1和第二束激光2的焦點之間的距離為0.2～1mm，第二束激光2和第三束激光3的焦點之間的距離為0.5～3mm，焊接時三束激光束之間保持相對靜止，三個激光焦點之間的距離不變，第一束激光1、第二束激光2和第三束激光3的能量分配為10～30％，40～80％，10～30％。