[發(fā)明專利]一種激光焦點定量化的方法及焦點定量化裝置

在審

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• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105499789A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 夏豐濱;朱寶華;肖華;高云峰
• 申請（專利權）人: 大族激光科技產業(yè)集團股份有限公司
• 主分類號: B23K26/02
• 分類號: B23K26/02
• 代理公司: 深圳市道臻知識產權代理有限公司 44360
• 代理人: 陳琳

技術領域

本發(fā)明涉及激光焊接技術領域，具體涉及一種激光焦點定量化的方法及焦點 定量化裝置。

背景技術

焦點位置(離焦量、焦距)對焊接效果的影響。焊接時，激光光束的聚焦特 性(包括焦距和離焦量)對焊接質量有影響，采用短焦距可獲得較高的能量密度， 光斑小,要求工件配合間隙要小。長焦距能量密度低，焦距較大，但仍可維持一 定的能量密度。對接頭定位的精度不高時，能量密度足夠用于焊接時，可采用長 焦距焊接。焦平面位于工件上方的為正離焦，反之為負離焦。正、負離焦量相等 時，平面上的功率密度近似相同，但熔池形狀不同。在實際運用中，薄板焊接時， 熔深小，適宜用正離焦；熔深較大時，采用負離焦；因此焦點位置對焊接效果影 響非常明顯，如何準確找到焦點位置，找到合適的離焦量至關重要。

現(xiàn)在實用的找激光焦點的方法是：通過在不銹鋼試片點焊，通過調節(jié)焊接頭 高度，不斷觀察焊點火花強度變化或者聽焊接聲音的響度，焊接火花最強焊接聲 音最大位置即為焦點位置。這種方法對于少量激光焊接設備的調試非常實用，但 仍而大批量激光焊接機進行工藝復制時，焊接效果會相差非常大，究其原因主要 是由于激光焊接的激光束存在一定距離的束腰，如圖1所示，在束腰范圍內均可 認為是焦點位置，另外依靠人的視覺與聽覺尋找過程中僅僅依靠感知和經驗存在 不可靠性；因此對于激光焊接焦點定量是十分必要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種避免束腰以及人的感知對焦點位置造成影響，避 免在批量化激光焊接機工藝復制過程中出現(xiàn)焊接效果差異的激光焦點定量化的 方法及焦點定量化裝置。

本發(fā)明提供一種激光焦點定量化的方法，包括如下步驟：

第一步：具有一斜面的焦點量塊固定在夾具上；

第二步：固定在夾具上的焦點量塊置于激光焊接系統(tǒng)的聚焦透鏡正下方焦點 的附近；

第三步：激光焊接系統(tǒng)發(fā)出的激光束從上至下依序在焦點量塊的斜面上等間 距的焊一排焊點；

第四步：將焊接有一排焊點的焦點量塊置于顯微鏡下觀察，確定焊點直徑最 小的焊點作為焦點位置；

第五步：根據(jù)焊點位置調整激光焊接系統(tǒng)的聚焦透鏡至焦點量塊的焊點位置 的高度H，確定聚焦透鏡的焦點所對應的焦點量塊的焦點位置；

第六步：調整完成后，激光焊接系統(tǒng)通過聚焦透鏡發(fā)出的激光束焊接在焦點 量塊的焦點位置。

其中，所述第二步，相鄰焊點之間的間距為0.5mm。

其中，所述第四步，在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)：焊點的直徑從大到小、再從小到大的 逐漸變化，并找到焊點直徑最小的焊點。

其中，所述第四步，通過觀察焦點量塊的背痕嚴重程度來確定焊點最小直徑 的位置作為焦點位置，焦點量塊的背痕最嚴重的位置是焊點位置。

其中，如果出現(xiàn)多個焊點直徑大小相同及背痕程度相識的位置，取其中間位 置作為焊點位置。

其中，所述第五步，確定激光束的焦點位置，包括如下步驟：

A1：通過刻度測量最小直徑的焊點或背痕最嚴重的位置到焦點量塊底面的距 離H1；

A2：測量夾具與焦點量塊的焊點位置之間高度為H2；

A3：計算聚焦透鏡至焦點量塊的焊點位置的調整高度H，H＝H2-H1；

A4：調整激光焊接系統(tǒng)的聚焦透鏡高度，調整值H。

其中，所述焦點量塊由不銹鋼制成的。

本發(fā)明又提供一種焦點定量化裝置，該焦點定量化裝置包括激光焊接系統(tǒng)、 位于激光焊接系統(tǒng)下的不銹鋼斜塊、以及固定不銹鋼斜塊的夾具，其中，激光焊 接系統(tǒng)包括光聚焦透鏡，所述不銹鋼斜塊具有斜面，該斜面為激光焊接系統(tǒng)激光 焊接的面，不銹鋼斜塊的斜面位于聚焦透鏡的正下方的焦點附近。

其中，所述不銹鋼斜塊為焦點量塊。

其中，激光焊接系統(tǒng)還包括光纖、X軸可移動的反射鏡、以及Y軸的可移動的 反射鏡。

本發(fā)明通過確定激光焊接系統(tǒng)所焊接工件的焦點位置，避免在批量化激光焊 接機工藝復制過程中出現(xiàn)焊接效果差異的激光焦點定量化的方法及焦點定量化 裝置，且本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，結構簡單、使用方便、成本低，實現(xiàn)了焦點的 定量化。

附圖說明

圖1所示為現(xiàn)有激光腰束的結構示意圖；

圖2所為本發(fā)明激光焦點定量化裝置的工作示意圖；

圖3所示為本發(fā)明焦點量塊在夾具上的示意圖；