[发明专利]一种脉冲强磁场辅助激光焊接方法与设备

权利要求书

1.一种脉冲强磁场辅助激光焊接方法，其特征在于，该方法是在整个焊接过程中，先将激光束照射到工件上形成焊接接头，再将脉冲强磁场施加于刚刚凝固的焊接接头及其周围热影响区域，脉冲强磁场在工件表面产生压应力使接头区域发生塑性变形，释放残余应力，以降低焊接接头应力集中和结构变形程度，并提高焊接接头疲劳强度。

2.根据权利要求1所述的脉冲强磁场辅助激光焊接方法，其特征在于，所述脉冲强磁场与激光束的延迟作用时间为0.5s～300s，优选范围为5s～60s。

3.根据权利要求1所述的脉冲强磁场辅助激光焊接方法，其特征在于，激光功率为300W～15000W，优选范围为1500W～5000W；作用于工件表面的激光光斑直径为0.1mm～10mm，更优选的范围为0.5mm～5mm；脉冲磁场强度0.05T-90T，优选范围为0.5T-50T；脉宽1μs～3s，优选范围为500μs～500ms。

4.根据权利要求1所述的脉冲强磁场辅助激光焊接方法，其特征在于，所述焊接为点焊时，单点焊接时间为0.05s～10s，更优选的范围为0.2s～3s；所述焊接为缝焊时，焊接速度为0.5m／min～30m／min，更优选的范围为1m／min～6m／min。

5.根据权利要求1所述的脉冲强磁场辅助激光焊接方法，其特征在于，采用振镜扫描聚焦系统时激光束在工件表面沿半径方向的摆动幅度为0.5mm～5mm。

6.根据权利要求1所述脉冲强磁场辅助激光焊接方法，其特征在于，点焊时，脉冲强磁场线圈和激光束同轴，脉冲强磁场线圈和工件表面的垂直间距为0.5mm～50mm，优选范围为2mm～10mm；缝焊时，脉冲强磁场线圈和激光束旁轴，两者之间的水平间距为10mm～500mm，优选值为30mm～50mm，脉冲强磁场线圈和工件表面的垂直间距为0.5mm～50mm，优选范围为2mm～10mm。

7.一种实现权利要求1所述脉冲强磁场辅助激光焊接方法的设备，包括激光器、脉冲强磁场发生器、数控系统、光学传输系统、激光脉冲强磁场复合加工头和加工机床；

所述激光器为固体激光器或气体激光器，所述光学传输系统分别与激光器和激光聚焦系统相连，用于激光束的传输；所述脉冲强磁场发生器用于产生脉冲强磁场，所述激光脉冲强磁场复合加工头用于集成激光束和脉冲强磁场；所述加工机床用于安装激光脉冲强磁场复合加工头或工件；

所述数控系统分别与激光器、脉冲强磁场发生器和加工机床的电信号连接，用于控制三者工作，使通过激光脉冲强磁场复合加工头出射的激光束和脉冲强磁场共同作用于工件上。

8.根据权利要求7所述的脉冲强磁场辅助激光焊接设备，其特征在于，所述激光脉冲强磁场复合加工头包括激光聚焦系统、复合焊接位置调节装置和电磁转换装置，电磁转换装置中部设有用于激光束穿过的通孔，激光聚焦系统用于激光束的聚焦，所述复合焊接位置调节装置的一端固定安装在激光聚焦系统上，另一端活动安装电磁转换装置，电磁转换装置能够通过复合焊接位置调节装置移动以调节其和待加工工件之间的间距。

9.根据权利要求8所述的脉冲强磁场辅助激光焊接设备，其特征在于，所述电磁转换装置包括集磁器和脉冲强磁场线圈；集磁器为中空结构，脉冲强磁场线圈套装在集磁器上。

10.根据权利要求8或9所述的脉冲强磁场辅助激光焊接设备，其特征在于，所述激光聚焦系统的聚焦方式为激光振镜扫描聚焦、透镜聚焦或铜镜反射聚焦；所述激光聚焦系统和电磁转换装置采用同轴或旁轴设计。