[發明專利]新型雙光束激光復合激光填粉焊接方法及裝置

有效

• 申請號: 202011150041.0
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112247359B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張永康;李國銳;楊鈔;金捷
• 申請（專利權）人: 廣東鐳奔激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/70
• 代理公司: 廣州專理知識產權代理事務所(普通合伙) 44493
• 代理人: 張鳳

本發明提供了新型雙光束激光復合激光填粉焊接方法，包括：步驟110：獲取焊接目的，根據所述焊接材料的類型以及焊接需求確定填充粉末以及保護氣體；步驟120：進行預備試驗，初步設置兩束激光的工藝參數，利用視覺追蹤系統以及溫度傳感系統確定最佳的液態微鍛的區域，并優化兩束激光的工藝參數對所述工藝參數進行更新；步驟130：根據所述預備試驗所優化的相關參數，完成新型雙光束激光復合激光填粉焊接。通過微鍛激光對熔融狀態下的焊接區域作用，抑制了焊縫中氣孔的數量，柱狀晶向等軸晶轉變、組織更加細化、初生相與共晶組織的形貌和尺寸受到影響、枝晶臂間距縮短、熔池區域化學成分不均勻性減少，焊縫組織和力學性能得到改善。

技術領域

本發明涉及激光修復技術領域，具體涉及新型雙光束激光復合激光填粉焊接方法及裝置。

背景技術

隨著激光技術的快速進步，激光焊接逐漸成為現代工業發展必不可少的技術手段，激光焊接作為利用高能量密度的激光束為熱源實現材料連接的一種先進技術，在航空航天、汽車、船舶、裝備制造等領域得到廣泛應用。

由于激光焊接的快冷快熱特性、焊接頭常常存在宏觀表面不平整、裂紋、氣孔、組織混亂甚至出現焊不牢等問題。

因此如何在激光焊接過程中，提高焊接頭組織結構強度、減少裂紋氣孔、消除應力、提高焊接件的力學性能是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的問題之一，本發明提供新型雙光束激光復合激光填粉焊接方法及裝置。

提出了新型雙光束激光復合激光填粉焊接方法，所述方法包括以下：

步驟110：獲取焊接材料的類型以及相應的焊接需求，根據所述焊接材料的類型以及焊接需求確定填充粉末以及保護氣體；

步驟120：進行預備試驗，所述預備試驗包括，

初步設置第一激光以及第二激光的工藝參數，所述第一激光作為焊接激光即用于提供連續激光，利用其熱效應使填充粉末及焊接區熔化形成熔池，所述第二激光作為微鍛激光即用于提供短脈沖激光，對熔池進行沖擊攪拌作用，

利用視覺追蹤系統以及溫度傳感系統確定最佳的液態微鍛的區域，并優化第一激光以及第二激光的工藝參數對所述工藝參數進行更新；

步驟130：根據所述預備試驗所優化的相關參數，完成新型雙光束激光復合激光填粉焊接。

進一步，所述方法還包括：在上述步驟110之前還會焊接材料進行焊接前處理，所述焊接前處理具體包括，對焊接材料進行開坡口操作，之后對坡口附近位置表面清理、打磨。

進一步，上述預備試驗中利用視覺追蹤系統以及溫度傳感系統確定最佳的液態微鍛的區域具體包括，

通過視覺追蹤系統獲取熔池區域飛濺圖像，并形成第一曲線圖，所述第一曲線圖包括飛濺率與第二激光的參數之間的映射關系，所述飛濺率通過熔池區域飛濺圖像獲得，通過第一曲線圖獲得飛濺率最低處的第二激光的參數，即最佳微鍛工藝參數；

通過溫度傳感系統形成熔池溫度曲線圖，并根據所述熔池溫度曲線圖獲得第一激光的最佳工藝參數。

本發明還提出新型雙光束激光復合激光填粉焊接裝置，包括，

第一激光器，用于產生第一激光，所述第一激光作為焊接激光即用于提供連續激光，利用其熱效應使填充粉末及焊接區熔化形成熔池；

第二激光器，用于產生第二激光，所述第二激光作為微鍛激光即用于提供短脈沖激光，對熔池進行沖擊攪拌作用；

視覺追蹤系統，用于獲取熔池區域飛濺圖像，并形成第一曲線圖，所述第一曲線圖包括飛濺率與第二激光的參數之間的映射關系，所述飛濺率通過熔池區域飛濺圖像獲得，通過第一曲線圖獲得飛濺率最低處的第二激光的參數，即最佳微鍛工藝參數；