[發(fā)明專利]用于借助激光束的疊加的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)程激光焊接的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680051967.X
• 申請(qǐng)日: 2016-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN107949453B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·貝克;C·羅斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶馬股份公司
• 主分類號(hào): B23K26/08
• 分類號(hào): B23K26/08;B23K26/322;B23K26/242;B23K26/082;B23K101/18;B23K101/34;B23K103/04;B23K103/16
• 代理公司: 11038 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 程猛

本發(fā)明涉及一種用于遠(yuǎn)程激光束焊接至少兩個(gè)金屬板(10、20)、尤其是用于焊接鍍鋅鋼板(10、20)的方法，其中至少一個(gè)金屬板(10、20)具有低沸點(diǎn)的涂層，在該方法中，用于產(chǎn)生焊縫的激光束(L)以焊接速度(V)沿焊接輪廓(30)運(yùn)動(dòng)，所述激光束(L)進(jìn)行振動(dòng)運(yùn)動(dòng)(100)，該振動(dòng)運(yùn)動(dòng)與焊接速度(V)疊加，通過取決于振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的功率調(diào)制來控制向接合部位中的能量輸入，使得向至少一個(gè)側(cè)面的振動(dòng)邊界區(qū)域(RB1、RB2)或超前的振動(dòng)邊界區(qū)域中的能量輸入增加熔池體積，但不影響根部區(qū)域中熔池面積的尺寸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于遠(yuǎn)程激光束焊接至少兩個(gè)金屬板的方法，其中至少一個(gè)金屬板具有涂層。

背景技術(shù)

在遠(yuǎn)程激光束焊接中，激光束通過掃描系統(tǒng)朝向待加工構(gòu)件定向并在其上被引導(dǎo)。掃描系統(tǒng)能以非常高的加工速度進(jìn)行激光束的單軸或多軸偏轉(zhuǎn)。當(dāng)焊接“on-the-fly”(不停機(jī)地)進(jìn)行時(shí)、即當(dāng)掃描系統(tǒng)安裝在移動(dòng)機(jī)構(gòu)、如工業(yè)機(jī)器人上并由其移動(dòng)時(shí)，這還可進(jìn)一步增強(qiáng)。通常遠(yuǎn)程激光束焊接與焊接部位隔開較大的工作距離、如超過0.4米。

在汽車工業(yè)中經(jīng)常使用涂層金屬板，其例如設(shè)有防腐涂層如鍍鋅鋼板。涂層在此大多具有低沸點(diǎn)，其遠(yuǎn)低于金屬板材料的熔點(diǎn)。在焊接被施加涂層的金屬板時(shí)，涂層材料會(huì)突然汽化，這尤其是在搭接連接時(shí)導(dǎo)致焊接缺陷、如穿孔的焊縫、連接缺陷、飛濺和孔。

目前用于改善鋅脫氣的解決方案提出了設(shè)置定義的脫氣間隙。例如由文獻(xiàn)DE102014006077B3已知通過激光束熔化而在接合配合件之一上提供結(jié)節(jié)狀突起。該解決方案的缺點(diǎn)在于，為了形成突起而需要附加的加工步驟以及用于固定構(gòu)件所需的復(fù)雜的夾緊系統(tǒng)。

在另一種方法中，在焊接之前去除待焊接構(gòu)件區(qū)域中的涂層。例如由文獻(xiàn)DE10309157B4已知一種用于激光束焊接兩個(gè)被施加涂層的金屬板的方法，在該方法中，在第一方法步驟中，通過借助激光束加熱而局部地使涂層汽化。在隨后的第二步驟中，在去除了涂層的區(qū)域中焊接金屬板。第一和第二步驟以絎縫線跡(Steppnaht)的方式交替進(jìn)行。這種方法的缺點(diǎn)在于，用于去除涂層所需的額外時(shí)間以及不連續(xù)的焊縫設(shè)計(jì)。

通過現(xiàn)代實(shí)時(shí)焊縫跟蹤系統(tǒng)，現(xiàn)在也可借助遠(yuǎn)程激光焊接來在搭接接頭上焊接角焊縫。在此通常在無焊接填料的情況下進(jìn)行焊接，因?yàn)榛谶h(yuǎn)程焊接的較大工作距離而不能或很難供應(yīng)填充焊條。另外，基于差的間隙橋接能力而通常在技術(shù)零間隙下進(jìn)行焊接，這即使在這種焊縫形狀下也由鋅脫氣導(dǎo)致焊縫缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于遠(yuǎn)程激光束焊接涂層金屬板的方法，借助該方法可進(jìn)一步提高焊縫質(zhì)量并且不具有或以減少的程度具有上述缺點(diǎn)。

在根據(jù)本發(fā)明的用于遠(yuǎn)程激光束焊接至少兩個(gè)金屬板、尤其是用于焊接鍍鋅鋼板的方法中，其中至少一個(gè)金屬板具有低沸點(diǎn)的涂層，用于產(chǎn)生焊縫的激光束以焊接速度沿焊接輪廓運(yùn)動(dòng)。在此，激光束進(jìn)行振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該振動(dòng)運(yùn)動(dòng)與焊接速度疊加。為了改善焊縫質(zhì)量，通過取決于振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的功率調(diào)制這樣控制向接合部位中的能量輸入，使得向至少一個(gè)側(cè)面的振動(dòng)邊界區(qū)域或超前的振動(dòng)邊界區(qū)域中的能量輸入增加熔池體積，但不影響根部區(qū)域中熔池面積的尺寸。

功率調(diào)制通過改變激光束的功率來完成。在該方法期間，激光束的焦點(diǎn)位置保持不變，激光束優(yōu)選聚焦在焊接部位上。

該方法通過增加表面上的熔池量且不以相同程度增加汽化鋅比例來改善間隙橋接能力并且減少汽化鋅的影響。尤其是產(chǎn)生在振動(dòng)邊界區(qū)域中僅具有小的熔池深度的熔池。

在振動(dòng)邊界區(qū)域中的功率相對(duì)于用于焊接的最大焊接功率顯著減小。通常這樣選擇最大焊接功率，使得以形成鎖孔(Keyhole)的深層焊接效果進(jìn)行焊接。減小的功率相對(duì)于最大焊接功率顯著降低，即程度為：其不進(jìn)一步增大根部區(qū)域中的熔池面積、即最低的熔池區(qū)域中的橫截面積。優(yōu)選將顯著減小的功率降低到不會(huì)通過該功率產(chǎn)生深層焊接效果或不會(huì)形成鎖孔。