雙波長雙雷射束對金屬零件的雷射焊接方法
2023-06-16 04:31:36 1
專利名稱：雙波長雙雷射束對金屬零件的雷射焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種雙波長雙雷射束對金屬零件的雷射焊接方法，是一種新型的金屬
零件的雷射焊接技術。
背景技術：
現有金屬零件雷射焊接技術通常採用單種雷射器(輸出單波長雷射束)進行雷射 焊接加工。常用的雷射器是C02雷射器和YAG雷射器。C02雷射器雷射波長10. 6微米；YAG 雷射器雷射波長1. 06微米。 C02雷射器成本較低，性能穩定，但由於金屬零件對其輸出的波長10. 6微米的雷射 的反射率高，焊接質量有限。比如焊接熱影響區、焊接深度及表面狀態等明顯不如YAG短波 長的雷射焊接效果。YAG雷射由于波長短，金屬零件表面對其反射率低，金屬對其吸收好。 金屬表面對YAG和C02雷射的吸收率相差3到5倍左右(不同的金屬倍數有些差別)。所 以YAG雷射焊接加工質量明顯提高，可以用於精密加工。但同等功率下YAG固體雷射器價 格昂貴，焊接成本高出(A雷射器許多。
發明內容
本發明的目的在於提供一種雙波長雙雷射束對金屬零件的雷射焊接方法，是採用 雙波長的雙雷射束同時來進行金屬零件雷射焊接， 一束雷射為主雷射束，負責提供零件焊 接需要的主要能量，另外一種雷射束為輔助雷射束，負責提高金屬零件表面對主雷射束的 吸收率。主光束為波長10. 6微米雷射，輔助雷射束為波長1. 06微米YAG雷射器發出的激 光；這裡，由於YAG雷射器的功率可以較低，所以成本可以得到明顯降低，同時性能可以很 本發明的技術方案是這樣實現的雙波長雙雷射束對金屬零件的雷射焊接方法， 其特徵在於用兩種波長的兩束雷射束，經過聚焦後同時對金屬零件的同位置進行雷射焊 接加工，雷射束組由主雷射束和輔助雷射束構成，主雷射束是雷射功率範圍為0. 2-20千瓦 的C02雷射，輔助雷射束是功率範圍為0. 1-2千瓦YAG雷射；其具體方法是將兩種波長的
雷射光束聚焦後形成合理的空間相對位置搭配，波長10. 6微米C02雷射束聚焦後的焦點與 波長1. 06微米YAG雷射束的聚焦焦點基本重合，YAG雷射束的聚焦焦點位置要前出一些， 用YAG雷射器的1. 06微米波長雷射點火，YAG雷射能使金屬表面溫度迅速升高，金屬表面 達到熔化狀態後，對C02雷射器的10. 6微米波長雷射的吸收率迅速提高，使金屬零件被加 工位置吸收到所需要的焊接能量。 本發明的積極效果是由於兩種波長的兩雷射束共同作用，提高了金屬零件對激 光的吸收斂果，可以完成普通0)2雷射焊接不能達到的焊接質量，增加焊縫深度、減小焊縫 寬度，減小零件變形。還可以完成普通(A雷射焊接難度大的焊接任務，如鋁合金的焊接； 由於改進了金屬零件對雷射的吸收效果，還可以降低焊接金屬零件所需要的總的雷射能量 的輸入。既避免了採用大功率的YAG雷射器所需要的高昂的資金投入，也可以減小所需要的(A雷射器設備的額定總功率，進一步降低了雷射設備成本，從而降低了金屬零件的雷射 焊接成本。
圖1為本發明的雙波長雙雷射束焊接示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明做進一步的描述如圖1所示，雙波長雙雷射束對金屬零 件的雷射焊接方法，其特徵在於用兩種波長的兩束雷射束，經過聚焦後同時對金屬零件的 同一位置3進行雷射焊接加工，雷射束根據其在焊接過程中的作用可分成主雷射束1和輔 助雷射束2。主雷射束1是雷射功率範圍為0. 2-20千瓦的C02雷射，輔助雷射束2是功率 範圍為0. 1-2千瓦YAG雷射。其具體方法是將兩種波長的雷射光束聚焦後形成合理的空 間相對位置搭配，波長10. 6微米C02雷射束1聚焦後的焦點與波長1. 06微米YAG雷射束2 的聚焦焦點基本重合，YAG雷射束1的聚焦焦點位置要前出一些，用YAG雷射器的1. 06微 米波長雷射點火，YAG雷射能使金屬表面溫度迅速升高，金屬表面達到熔化狀態後，對C(^激 光器的10. 6微米波長雷射的吸收率迅速提高，從而使金屬零件被加工位置吸收到所需要 的焊接能量。 YAG的1. 06微米波長雷射可以起到一種點火作用。利用YAG雷射可以為金屬表 面較多吸收的特點，使金屬表面溫度迅速升高，金屬表面達到熔化狀態後，對C02雷射器的 10. 6微米波長雷射的吸收率迅速提高，使金屬零件被加工位置吸收到所需要的焊接能量。 隨著兩種雷射焦點同時同速相對金屬零件表面的不斷移動，YAG的1. 06微米波長雷射繼續 起到提前點火作用，使得C02雷射器的10. 6微米波長雷射能量得到良好的吸收，從而提高 了焊接質量。
權利要求
雙波長雙雷射束對金屬零件的雷射焊接方法，其特徵在於用兩種波長的兩束雷射束，經過聚焦後同時對金屬零件的同一位置(3)進行雷射焊接加工，雷射束組由主雷射束(1)和輔助雷射束(2)構成，主雷射束(1)是雷射功率範圍為0.2-20千瓦的CO2雷射，輔助雷射束(2)是功率範圍為0.1-2千瓦YAG雷射。
2. 根據權利要求1所述的雙波長雙雷射束對金屬零件的雷射焊接方法，其特徵在於所 述的具體方法是將兩種波長的雷射光束聚焦後形成合理的空間相對位置搭配，波長10. 6 微米(A雷射束(1)聚焦後的焦點與波長1.06微米YAG雷射束(2)的聚焦焦點基本重合， YAG雷射束的聚焦焦點位置要前出一些，用YAG雷射器的1. 06微米波長雷射點火，YAG雷射 能使金屬表面溫度迅速升高，金屬表面達到熔化狀態後，對C02雷射器的10. 6微米波長激 光的吸收率迅速提高，使金屬零件被加工位置吸收到所需要的焊接能量。
全文摘要
本發明涉及一種雙波長雙雷射束對金屬零件的雷射焊接方法，其特徵在於用兩種波長的兩束雷射束，經過聚焦後同時對金屬零件的同位置進行雷射焊接加工。兩雷射束按其作用分成主雷射束和輔助雷射束，主雷射束是雷射功率範圍為0.2-20千瓦的CO2雷射，輔助雷射束是功率範圍為0.1-2千瓦YAG雷射。是採用雙波長的雙雷射束同時來進行金屬零件雷射焊接，一束雷射為主雷射束，負責提供零件焊接需要的主要能量，另外一種雷射束為輔助雷射束，負責提高金屬零件表面對主雷射束的吸收率。由於YAG雷射器的功率可以較低，所以成本可以得到明顯降低，同時性能可以很穩定。對金屬零件的焊接質量也得到明顯提高。
文檔編號B23K26/00GK101733553SQ200810051448
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月21日 優先權日2008年11月21日
發明者喻皓淳, 姚遠, 孔德舉, 秦芳, 鄭培和, 陳明, 魏偉 申請人:中國第一汽車集團公司