[發明專利]使用在二個維度中重復掃描的能量射束進行焊接的方法和系統

有效

• 申請號: 201780064921.6
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN109843498B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 喬斯·胡安·加維隆多佩納爾瓦
• 申請（專利權）人: ETXE-TAR有限公司
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/34;B23K26/211;B23K26/082
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃霖;王艷江

一種用于建立焊接連結部的方法，該方法包括將能量射束比如激光射束(2)投射到待連結的兩個部件(101、102)之間的接口區域(103)上的步驟。將射束(2)投射到接口區域(103)上以在接口區域(103)上產生主光斑，并且射束(2)根據掃描圖案在兩個維度上重復掃描以在物體上建立有效光斑(21)，有效光斑(21)具有二維能量分布。有效光斑(21)在接口區域(103)上沿著軌跡(104)移位以使第一部件(101)和第二部件(102)的配合部分逐漸熔化，從而形成焊接連結部(105)。有效光斑(21)可以具有不對稱的能量分布。

技術領域

本發明涉及使用能量射束進行焊接，例如，進行激光焊接。

背景技術

本領域中已知的是使用能量射束通常是激光射束實施焊接，以在部件之間建立連結部，例如，以連結物體或部件的兩個部分。例如，激光焊接經常被用于連結用于機動車輛應用的部件。激光焊接通常包括使激光射束的投射光斑沿著兩個部件之間的接口移位，以使兩個部件的一部分熔化，從而在熔化的材料凝固時形成連結部。連結部的質量通常取決于諸如光斑在焊縫方向上移位的速度、光斑的大小和形狀、激光射束的功率以及光斑內的功率或能量分布之類的因素。已經開發了用于對焊接質量進行控制的復雜系統，包括基于參數的實時調整例如基于來自傳感器或攝像機的反饋的系統。

許多專利文獻論述了激光焊接的不同方面。例如：

DE-202014105648-U1論述了關于在兩個維度上振蕩的激光焊接。該文獻涉及根據待連結的工件之間的間隙的高度對包括振蕩的參數進行動態調整。

DE-102014107716-B3涉及如何在焊接期間根據條件對激光射束在沿著焊接軌跡的一般運動上疊加的優選的一維振蕩進行動態調整。其目的似乎是減少焊接液滴。該方法涉及實時監控。

DE-102013110523-A1公開了兩個掃描運動——一者具有較高頻率并且一者具有較低頻率——如何疊加?？梢詫︻l率和振幅進行調整以影響熔池的行為。這兩個掃描運動可以被疊加在激光裝置與工件之間的一般相對運動上。

DE-102014105941-A1論述了激光焊接，其中，激光射束平行于和/或垂直于焊縫振蕩，其中，在焊接期間進行了動態調整；提到了參數比如振幅和頻率的修改。提到了一維、二維和三維掃描，包括在兩個維度上的電流掃描。該文獻尤其論述了直徑為焦點直徑的0.2倍至3倍的優選振幅、射束功率的振蕩或通過準直器在射束的軸向方向上的調整，以及基于空間和時間振蕩組合的4D調制。該方法聲稱可以通過對工藝的不同方面比如焊池的冷卻進行更好地控制來防止焊縫中的某些缺陷。

WO-2014/190971-A1公開了將夾層部件焊至固體部件，并且建議通過使射束定形狀或通過改變射束功率和/或激光射束的振蕩運動的速度來調整能量分布。

DE-102013107228-B3建議對能量分布進行靜態和動態調整，從而使動態調整可以基于例如激光射束的振蕩而進行。還論述了與振蕩同步的射束功率的調整。