[发明专利]一种激光焊接曲面冲压件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光焊接曲面冲压件的方法。

背景技术

激光焊接作为一种新型焊接技术，具有热输入量小、焊接强度高、易实现自动化等优点，因此得到越来越广泛的应用。

对于曲面冲压件例如水壶壶嘴与壶体的焊接，由于原有的电阻焊工艺需要先由人工操作完成点焊，再由人工采用胶水对焊接的接缝处进行进一步密封，工序较多，自动化程度较低，另一方面，采用胶水密封，易导致水体异味，不够环保，因此，目前已由激光焊接逐步取代了原有的焊接工艺，以减少工序，实现自动化操作，同时激光焊接可直接进行密封，提高了产品品质。

以水壶壶嘴与壶体焊接为例，通常采用边缘缝焊的方式进行焊接，如图1、图2所示。激光束1投射在壶嘴2与壶体3相接的边缘处，形成焊接轨迹4，焊接后的工件浑然一体，外形美观，且可直接通过焊缝外观判断焊接效果。但是，通常水壶壶嘴等曲面冲压件，其尺寸公差都比较大，再加上夹具装夹的位置偏差，工件装夹后其边缘处的位置尺寸偏差就更大了。曲面冲压件根据其材质及厚度，通常采用YAG脉冲激光进行焊接，而YAG脉冲激光的焦点光斑较小，较大的位置偏差使激光光斑易偏离焊接位置，从而焊穿壶体，无法实现大规模批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于位置尺寸偏差较大的曲面冲压件的激光焊接方法。

为解决该问题，本发明提供一种激光焊接曲面冲压件的方法，包括以下步骤：

调整激光光斑使其半径大于曲面冲压件待焊接边缘处的位置尺寸偏差；

以所述曲面冲压件待焊接边缘为轨迹进行激光焊接。

进一步地，所述激光焊接的步骤包括设置激光波形，该波形包括：

激光功率骤升阶段；

高功率维持阶段；

激光功率骤降阶段；

低功率维持阶段。

进一步地，所述调整激光光斑的步骤包括：

调整所述待焊接边缘处的位置偏离激光焦点位置，偏离量为+4～+6mm。

进一步地，所述激光焊接的步骤还包括：设置激光焊接轨迹上焊点的重叠率为每1mm焊接轨迹上有2.5～3.5个焊点。

进一步地，所述激光焊接步骤还包括：设置激光焊接轨迹沿标准曲面冲压件待焊接边缘呈S形摆动。

进一步地，S形摆动幅度为0.1～0.3mm。

进一步地，激光功率骤升阶段时长0.1～0.3ms，该阶段激光功率最大值为5～6kw。

进一步地，高功率维持阶段时长1.0～1.5ms，激光功率维持在5～6kw。

进一步地，激光功率骤降阶段时长0.4～0.6ms，该阶段激光功率最小值为1～1.2kw。

进一步地，低功率维持阶段时长2～3ms，激光功率维持在1～1.2kw。

与现有技术相比，本发明通过调整激光光斑使其半径大于曲面冲压件待焊接边缘处的位置尺寸偏差，从而保证焊接轨迹覆盖在曲面冲压件待焊接边缘处，而不会偏离该边缘，避免工件被焊穿，实现大规模批量生产。

附图说明

图1、图2为激光边缘缝焊方式的焊接示意图；

图3为本发明激光焊接轨迹受位置尺寸偏差影响的示意图；

图4为本发明激光焊接所采用的激光波形示意图；

图5为本发明激光焊接轨迹呈S形摆动的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行详细说明。

如图3所示，B为标准曲面冲压件待焊接边缘，A1、A2分别表示待焊接曲面冲压件与标准曲面冲压件在待焊接边缘处的位置尺寸偏差，即实际待焊接的边缘位于B1或B2处，而根据标准曲面冲压件设定的焊接轨迹在B处，因此，如果激光光斑太小，不足以完全覆盖该位置尺寸偏差，就会导致光斑偏离本应该进行焊接的位置而焊穿工件。

曲面冲压件通常尺寸公差较大，以水壶为例，壶嘴尺寸公差约为0.4mm，再加上夹具装夹的位置偏差，装夹后壶嘴与壶体相接边缘处的位置尺寸偏差会达到0.8mm甚至更大，而YAG脉冲激光的焦点光斑通常较小，其光斑半径R≤0.8mm，因此容易导致焊穿壶体。其他的曲面冲压件例如各种家用电气外壳、汽车配件等也存在同样的问题。

为了避免上述问题，需要调整激光光斑使其半径大于曲面冲压件待焊接边缘处的位置尺寸偏差，以水壶为例，即激光光斑半径需大于壶嘴与壶体相接边缘处的位置尺寸偏差。