一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法

2023-10-29 18:02:42 2

一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法
【專利摘要】本發明涉及金屬材料焊接【技術領域】，尤其是涉及一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法。該實現橢圓形焊點的雷射焊接方法，包括：承載待加工件的運動平臺，對待加工件進行焊接的光纖雷射器，以及控制雷射器進行焊接的控制系統；通過運動平臺承載待加工件運行，控制系統控制光纖雷射器的焊接時間和功率進行焊接，實現橢圓形焊點的形成。通過對光纖雷射器能量控制以及運動平臺承載待加工件的運動，設置在焊接波形漸進漸出的波形，達到以更低的成本獲得了產品所需的橢圓焊點，提高了焊接質量和效率，靈活性更好。
【專利說明】一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料焊接【技術領域】，尤其是涉及一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法。
【背景技術】
[0002]薄片金屬的焊接加工一般對工藝要求會比較高。例如，剃鬚刀片功能上需要保證一定的剛性，同時又需要保持刀口的鋒利性，因此在結構上需要分為刀架和刀片兩個部分。刀架與刀片之間一般使用焊接方法進行連接，但是由於刀架及刀片的尺寸和厚度都很小，傳統焊接方式難以實現，因此最優選的連接方式就是採用雷射焊接。由於刀片本身寬度有限，為了避免焊接對刀片刃口位置造成損傷，可供焊接的位置寬度一般在0.5_以下，產品需要的理想焊點或焊縫的寬度尺寸在0.2mm以下。又由於刀片本身很薄，產品不允許連續穿透縫焊，因為連續縫焊會造成刀片的變形無法控制。因此，為了實現刀架與刀片之間的可靠連接，一般採用斷續的點焊，同時焊點的理想形狀為橢圓形。目前，脈衝點焊生產中應用較多的YAG雷射器由於其本身設計的限制，光束質量較差，因此較難以實現0.2mm以下的焊點，焊點尺寸大多在0.2mm以上，且由於其功率限制，生產效率較低。正常情況下，雷射器產生的光斑都是圓形，其作用在金屬上產生的焊點相應的也為圓形，如要實現橢圓形焊點通常採用兩種方式:
[0003]一、定製專用的鏡片，在光束的傳輸過程中改變其形狀，最終形成橢圓形焊點。這種方式實現難度較大，需要定製鏡片，成本較高，且靈活性不夠。
[0004]二、通過傾斜焊接頭來實現，但是這種方式會造成大量的雷射因反射而損失，且同樣存在靈活性不夠的問題。

【發明內容】

[0005]本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法，克服現有技術實現橢圓形焊點過程中需要通過定製專用鏡片或傾斜焊接頭來實現，造成成本較高、靈活性低和雷射利用率低的缺陷。
[0006]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法，包括:承載待加工件的運動平臺；對待加工件進行焊接的光纖雷射器，以及控制光纖雷射器進行焊接的控制系統；運動平臺承載待加工件與光纖雷射器呈相對運動，控制系統控制光纖雷射器的焊接功率和時間進行焊接，實現橢圓形焊點的形成。
[0007]本發明的更進一步優選方案是:所述的光纖雷射器焊接的焊點包括起始階段，中間階段和末尾階段，所述的光纖雷射器在該中間階段的功率大於起始階段和末尾階段。
[0008]本發明的更進一步優選方案是:所述的光纖雷射器焊接起始階段和末尾階段的時間不同於中間階段的焊接時間。
[0009]本發明的更進一步優選方案是:所述起始階段的焊接時間等於末尾階段的焊接時間，且中間階段的焊接時間大於起始階段和末尾階段[0010]本發明的更進一步優選方案是:所述的光纖雷射器中間端的焊接時間為
1.3-1.8ms，起始端和末尾端的焊接時間為0.8-1.1ms0
[0011]本發明的更進一步優選方案是:所述的光纖雷射器中間端焊接的進一步優選時間為1.5ms,起始端和末尾端焊接的進一步優選時間為1.0ms。
[0012]本發明的更進一步優選方案是:所述的運動平臺以100_200mm/s的速度帶動待加工件運行。
[0013]本發明的更進一步優選方案是:所述的運動平臺帶動待加工件運行的速度進一步優選為150mm/s。
[0014]本發明的更進一步優選方案是:所述光纖雷射器的功率從起始階段逐漸上升至中間階段，再從該中間階段逐漸下降至起始階段的功率。
[0015]本發明的更進一步優選方案是:所述的焊點寬度為0.12-0.15mm,長度為
0.45-0.6mm。
[0016]本發明的有益效果在於，通過採用光纖雷射器焊接，配合運動平臺的運行，控制系統設置焊接波形為漸進漸出的波形，達到以更低的成本獲得了產品所需的橢圓焊點，提高了焊接質量和效率，靈活性更好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0018]圖1是本發明實施例的實現橢圓形焊點的雷射焊接系統示意圖；
[0019]圖2是本發明實施例的光纖雷射器的焊接時p_t示意圖；
[0020]圖3是本發明實施例的焊點處對應的焊接p_t示意圖；
[0021]圖4是本發明實施例的焊點示意圖；
[0022]圖5是本發明實施例的焊點局部放大示意圖。
【具體實施方式】
[0023]現結合附圖，對本發明的較佳實施例作詳細說明。
[0024]如圖1、2和3所示，本發明實施例提供一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法的剃鬚刀片焊接裝置，包括:對待加工件進行焊接的光纖雷射器1，承載待加工件的運動平臺2，以及控制雷射器進行焊接的控制系統3 ;在加工過程中，所述的運動平臺2與光纖雷射器I作相呈相對運動的狀態，可以是運動平臺2與光纖雷射器I同時運動，也可以是光纖雷射器I相對於運動平臺2進行運動，還可以是光纖雷射器I不動，運動平臺2與光纖雷射器作相對運動，本發明實施例優選方案是，運動平臺2承載加工件運動，而光纖雷射器I不動。本發明實施例所述光纖雷射器的功率為100W-500W，優選設置為150 W，所述的運動平臺以100-200mm/s的速度帶動待加工件運行，進一步優選速度為150mm/s。此裝置完成單個刀片焊接的時間為0.3s，而現有技術使用YAG雷射器完成單個刀片焊接的時間為2s。通過運動平臺2承載待加工件運行，控制系統3控制光纖雷射器I的焊接功率和時間進行焊接，實現橢圓形焊點的形成，該光纖雷射器I焊接形成焊點分為起始階段、中間階段和末尾階段，所述的光纖雷射器在該中間階段的功率大於起始階段和末尾階段，其是從起始階段逐漸上升至中間階段，再從該中間階段逐漸下降至起始階段的功率，得到漸出漸進的波形，如圖3所/Jn ο
[0025]如圖2-5所示，本發明實施例所述的中間階段的焊接時間不同於起始階段和末尾階段，亦即焊接時中間階段的焊接時間可以是大於起始階段和末尾階段，也可以是小於起始階段和末尾階段，本發明實施優選的方案是所述焊點中間階段的焊接時間大於起始階段和末尾階段的焊接時間，且起始階段的焊接時間等於末尾階段的焊接時間，從而可形成焊點的起始階段和末尾階段為圓弧形，而中間階段為長方形結構的橢圓形焊點，如圖4和圖5所示。在本實施中，所述焊點中間階段形成的長方形的長度由運動平臺的運行速度和焊接時間而決定，當運動平臺的運行速度一定的情況下，焊接時間越長，長方形的長度越長，焊接時間越短，長方形的長度就越短；本發明所述的起始階段、中間階段和末尾階段的焊接時間和功率是通過控制系統3進行控制，通過焊接時間的長短，以及功率的控制，得到理想的焊接效果。
[0026]本發明使用的光纖雷射器電光轉化效率25%以上、光束質量發散角小於5mm.mrad、超過IOW小時的泵浦源壽命、免維護運行以及低運行成本等，能夠很容易解決焊點尺寸的問題。
[0027]如圖1所示，所述光纖雷射器I包括，單模光纖11、主機12、支架13和雷射焊接頭
14。所述主機12位於所述支架13上，所述單模光纖11用於連接所述雷射焊接頭14和所述主機12，所述主機12產生的雷射經單模光纖11傳導到雷射焊接頭14對待加工工件進行焊接。所述運動平臺2包括伺服三維工作檯21、滑塊定位裝置22和夾緊裝置23，所述滑塊定位裝置22用於將待加工件定位，所述夾緊裝置23用於將待加工件夾緊，以便於加工的順利進行。所述控制系統3包括，控制櫃31和監視器32，所述監視器32位於所述控制櫃31頂端，所述監視器32用於監視焊接效果，並根據焊接效果對焊接時間、平臺運行速度及焊接功率的參數進行微調，直至獲得滿意的焊接效果。
[0028]如圖2、圖3所示，為所述光纖雷射器I焊接時的p_t示意圖，即雷射輸出的功率時間示意圖，由圖3可知，該光纖雷射器焊接的時間起始階段tl為漸進設置、末尾階段t2為漸出設置，漸進漸出的設置時使得橢圓光斑的形狀得以實現。中間階段tx大於起始階段tl和末尾階段t2。所述的光纖雷射器中間階段tx的焊接時間為1.3-1.8ms，更進一步的優選時間為1.5ms，起始階段tl和末尾階段t2的焊接時間為0.8-1.1ms,更進一步的優選時間為 1.0ms。
[0029]如圖4、圖5所示，為本發明實施例的焊點示意圖及其局部放大示意圖，所述的焊點寬度為 0.12-0.15mm,長度為 0.45-0.6mm。
[0030]應當理解的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，對本領域技術人員來說，可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改和替換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種實現橢圓形焊點的雷射焊接方法，其特徵在於，包括:承載待加工件的運動平臺；對待加工件進行焊接的光纖雷射器，以及控制光纖雷射器進行焊接的控制系統；運動平臺承載待加工件與光纖雷射器呈相對運動，控制系統控制光纖雷射器的焊接功率和時間進行焊接，實現橢圓形焊點的形成。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述的光纖雷射器焊接的焊點包括起始階段，中間階段和末尾階段，所述的光纖雷射器在該中間階段的功率大於起始階段和末尾階段。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:所述中間階段的焊接時間不同於起始階段和末尾階段的焊接時間。
4.根據權利要附圖3所述的方法，其特徵在於:所述起始階段的焊接時間等於末尾階段的焊接時間，且中間階段的焊接時間大於起始階段和末尾階段。
5.根據權利要求2- 4任一所述的方法，其特徵在於:所述的光纖雷射器中間階段的焊接時間為1.3-1.8ms，起始階段和末尾階段的焊接時間為0.8-1.1ms0
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於:所述的光纖雷射器中間端焊接的時間為1.5ms,起始端和末尾端焊接的時間為1.0ms。
7.根據權利要求1一 4任一所述的方法，其特徵在於，所述的運動平臺以100-200mm/s的速度帶動待加工件運行。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述的運動平臺帶動待加工件運行的速度為 150mm/s。
9.根據權利要求2-4任一所述的方法，其特徵在於:所述光纖雷射器的功率從起始階段逐漸上升至中間階段，再從該中間階段逐漸下降至起始階段的功率。
10.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於:所述的焊點寬度為0.12-0.15mm，長度為 0.45-0.6mm。
【文檔編號】B23K26/22GK103495803SQ201310482816
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月16日 優先權日:2013年10月16日
【發明者】朱寶華, 胡學安, 高雲峰 申請人:深圳市大族雷射科技股份有限公司