[發明專利]一種高功率激光焊接鎂合金厚板的方法與系統

有效

• 申請號: 202011596421.7
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112743234B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 李康為;張明軍;李河清;張焱;毛聰
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B23K26/26
• 分類號: B23K26/26;B23K26/067;B23K26/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高功率激光焊接鎂合金厚板的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1、提供需要對接焊接的第一工件與第二工件；

步驟2、將第一工件和第二工件對接并夾緊，且保證兩工件在同一水平面；

步驟3、提供激光焊接系統，激光焊接系統具有激光器、傳輸光纖、光閘、第一操作光纖、第二操作光纖、第三操作光纖、第一激光焊接頭、第二激光焊接頭、第三激光焊接頭、保護氣噴嘴、等離子體/金屬蒸汽羽輝檢測儀、激光功率調節器以及機械手；第一激光焊接頭豎直向下布置、第二激光焊接頭與第三激光焊接頭并列對稱分布于第一激光焊接頭兩側，橫向分布于同一平面內，通過法蘭盤固定于機械手末端；

步驟4、啟動激光焊接系統，開啟保護氣，第一激光焊接頭位于對接接頭正上方，發射第一激光束，垂直輻照工件表面，第二激光焊接頭與第三激光焊接頭分別發射第二激光束和第三激光束傾斜輻照于工件表面，期中第二激光焊接頭、第三激光焊接頭與第一激光焊接頭的夾角為α，夾角α根據所焊工件的厚度可以在10°～45°的范圍內調節，使得第二激光束、第三激光束所形成第二小孔、第三小孔的末端恰好位于第一激光束所形成第一小孔的中部，為維持第一小孔的能量平衡和壓力平衡注入能量； 三個激光頭同步向前，協作完成焊接；

步驟5、開啟等離子體/金屬蒸汽羽輝檢測儀，實時獲取第一激光束作用區小孔處的等離子體/金屬蒸汽羽輝的尺寸大小； 通過等離子體/金屬蒸汽羽輝檢測儀實時監測等離子體的尺寸大小，當等離子體/金屬蒸汽羽輝的尺寸大小超過設置值，則反饋至激光功率調節器，提高第二激光束、第三激光束的功率，降低第一激光束的功率；

步驟6、機械手夾持第一激光焊接頭、第二激光焊接頭、第三激光焊接頭和等離子體/金屬蒸汽羽輝檢測儀同步沿對接接頭運動，實施焊接工作；

步驟7、當機械手運動到焊接路徑的末端時，關閉激光器、關閉保護氣、關閉等離子體/金屬蒸汽羽輝檢測儀，完成焊接過程。

2.根據權利要求1所述的高功率激光焊接鎂合金厚板的方法，其特征在于，第一工件和第二工件均為鎂合金板，其厚度為12～20mm。

3.根據權利要求1所述的高功率激光焊接鎂合金厚板的方法，其特征在于，第一激光焊接頭所發射第一激光束的功率為5～15kW，第二激光焊接頭、第三激光焊接頭所發射第二激光束、第三激光束功率為0～5kW。

4.根據權利要求1所述的高功率激光焊接鎂合金厚板的方法，其特征在于，第一激光焊接頭、第二激光焊接頭、第三激光焊接頭通過機械手末端方法蘭盤固定，位于同一平面內。

5.根據權利要求1所述的高功率激光焊接鎂合金厚板的方法，其特征在于，所述的等離子體/金屬蒸汽羽輝檢測儀由光學濾鏡、CCD高速攝像機、圖像采集卡及圖像處理器組成。

6.根據權利要求1所述的高功率激光焊接鎂合金厚板的方法，其特征在于，所述激光功率調節器在調節三束激光的功率時，第一激光束的輸出功率P₁與等離子體大小尺寸A滿足P₁＝-0.16A²+0.44A+14.5的二次關系式，第二激光束、第三激光束的輸出功率P₂與等離子體大小尺寸A滿足P₂＝0.05A²+0.09A+0.3的二次關系式。