[發(fā)明專利]基于激光清洗前處理的激光焊接裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610336515.8
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105750743A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張瑄珺;董巋然;夏琪;王健超;韓華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海市激光技術(shù)研究所
• 主分類號: B23K26/60
• 分類號: B23K26/60;B23K26/03
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光焊接，具體是一種采用激光清洗前處理工藝的激光焊接裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場對激光加工技術(shù)的要求越來越高，作為一種相對新穎的連接工藝，激光焊接技術(shù)有著巨大的創(chuàng)新潛力。激光焊接技術(shù)在工業(yè)加工領(lǐng)域的應(yīng)用前景日益廣泛，技術(shù)日益成熟，已成為集光、機、電、計算機和材料等多個學(xué)科技術(shù)于一體的先進制造方法。由于激光焊接符合優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、清潔、熱影響區(qū)窄、接頭變形小、操作靈活等技術(shù)發(fā)展方向，21世紀(jì)將逐漸成為激光焊接的時代，激光焊接的發(fā)展前景無可限量。

對于激光焊接材料表面的氧化物薄膜、油漆等污染物，焊前必須去除，否則會直接影響到焊接效果。一般最簡單的方法是機械打磨，如用砂紙，鋼絲球等在表面打磨，超聲波水洗等，但是機械方法一般都除不凈。或者使用化學(xué)去除法，如用強酸強堿去除氧化膜，用偶聯(lián)劑前處理液處理氧化層，用丙酮去除油污等。但是化學(xué)去除法相對程序繁雜，不利環(huán)保。

激光清洗技術(shù)的優(yōu)點與傳統(tǒng)清洗技術(shù)相比是顯而易見的：(l)在不損傷基底的情況下，有效地清洗基底表面微米和亞微米尺寸的顆粒；(2)由于激光波長、脈寬、光斑大小、作用時間和作用方式等的靈活可調(diào)性，可適用于各種清洗對象，并可實現(xiàn)精確定位清洗；(3)不使用有毒有害試劑，不污染環(huán)境，對人體健康無損，是一種“綠色”無污染的清洗方式；(4)非接觸式的作用方式，不會給基底帶來附加污染和損傷；(5)可采用大光斑、掃描方式清洗，清洗效率高；(6)為在線清洗提供了一種可能性；(7)可利用光纖傳輸，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離清洗，清洗到傳統(tǒng)方式不能到達的地方；(8)成本低等。因此，激光清洗技術(shù)具有清洗金屬材料廢料的巨大潛力，并相比于其它清洗技術(shù)具有很多優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種基于激光清洗前處理的激光焊接裝置及方法，用于顯著提高焊接的焊縫質(zhì)量。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種基于激光清洗前處理的激光焊接裝置，包括傳送帶、夾持及吸附裝置、激光清洗裝置、激光焊接裝置，傳送帶上面前部設(shè)有激光清洗工作區(qū)，后部設(shè)有激光焊接工作區(qū)，激光清洗工作內(nèi)裝有激光清洗裝置，激光焊接工作區(qū)內(nèi)裝有激光焊接裝置；所述傳送帶上面吸附有用于固定兩塊待焊金屬薄板的對接加工焊接口的夾持及吸附裝置；

激光清洗裝置由機器視覺系統(tǒng)、脈沖激光器、光束傳輸系統(tǒng)A、光束聚焦系統(tǒng)A、控制系統(tǒng)A組成，機器視覺系統(tǒng)設(shè)有掃描頭，掃描頭用于采集進入激光清洗工作區(qū)和焊接工作區(qū)域的待焊金屬薄板的圖像信息，掃描頭通過光束聚焦系統(tǒng)A、光束傳輸系統(tǒng)A連接脈沖激光器，用于將圖像信息通過光束聚焦后傳輸給脈沖激光器，機器視覺系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)A連接脈沖激光器，用于控制脈沖激光器對進入激光清洗工作區(qū)的待焊金屬薄板拼接的區(qū)域進行自動清洗處理。

激光焊接裝置由連續(xù)激光器、光束傳輸系統(tǒng)B、光束聚焦系統(tǒng)B、控制系統(tǒng)B、焊接頭組成，連續(xù)激光器通過光束傳輸系統(tǒng)B、光束聚焦系統(tǒng)B連接焊接頭，連續(xù)激光器通過控制系統(tǒng)B連接機器視覺系統(tǒng)，機器視覺系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)B控制進入指定的激光焊接工作區(qū)域的待焊金屬薄板進行焊接。

激光焊接裝置還包括保護氣體瓶及保護氣體管道，所述的保護氣體管道的出口設(shè)置在待焊金屬板的焊縫處。

一種基于激光清洗前處理的激光焊接方法，包括以下步驟：

步驟1：固定工件，用夾持及吸附裝置將兩塊待焊金屬薄板的對接加工焊接口固定，將夾持及吸附裝置固定在傳送帶上，并設(shè)定待焊金屬薄板傳送速度；

步驟2：激光清洗前處理，機器視覺系統(tǒng)采集待焊金屬薄板的圖像信息，當(dāng)待焊金屬薄板傳送到指定清洗位置區(qū)域時，脈沖激光器自動開啟，對待焊金屬薄板表面進行除銹、除油漆清洗；

步驟3：激光焊接，機器視覺系統(tǒng)繼續(xù)采集待焊金屬薄板的圖像信息，當(dāng)待焊金屬薄板傳送到指定焊接位置區(qū)域時，在保護氣體的保護下，連續(xù)激光器自動開啟，對待焊金屬薄板進行焊接。

上述步驟中，待焊金屬薄板傳動到指定清洗位置區(qū)域和指定焊接位置區(qū)域，是由機器視覺系統(tǒng)實時偵測待焊金屬薄板在傳輸帶上的位移位置獲得。

上述步驟3中激光焊接采用直線拼焊的激光非穿透焊接。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

由于采用了激光清洗工藝在焊接前對待焊接的材料表面進行除銹除漆處理，其能夠提高焊接接頭焊縫質(zhì)量；