[发明专利]一种激光穿透焊接板材的方法

权利要求书

1.一种激光穿透焊接板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，提供母材并使其定位；

步骤2，提供激光焊接系统，激光焊接系统包括激光发生器、传输光纤、焊接机械手、通过传输光纤与激光发生器连接且安装于焊接机械手的激光焊接头、高压气柱喷嘴、保护气体喷管、温度传感器，激光焊接头、高压气柱喷嘴与保护气体喷管对准焊接位置，激光焊接头、高压气柱喷嘴与保护气体喷管能相对母材移动，温度传感器置于焊接起始点下方用于实时采集母材背面温度；

步骤4，启动激光焊接系统，保护气体喷管吹送保护气体，激光焊接头发射的激光束垂直辐照母材上表面；

步骤5，温度传感器实时采集母材背面温度，当采集到的温度达到或超过母材气化的温度值时，转动激光焊接头与高压气柱喷嘴，使得激光焊接头相对母材上表面倾斜，高压气柱喷嘴垂直对准母材上表面；

步骤6，控制高压气柱喷嘴供气阀门，使高压气柱喷嘴喷射惰性气体气柱贯穿焊接小孔，激光焊接头继续施焊；

步骤7，达到焊接末端点时，关闭高压气柱喷嘴和保护气体喷管开关，关闭激光发生器，完成焊接过程。

2.根据权利要求1所述的激光穿透焊接板材的方法，其特征在于：步骤1中还包括采用有机溶剂除去母材上下表面和对接端面的杂质。

3.根据权利要求1所述的激光穿透焊接板材的方法，其特征在于：步骤2中激光焊接系统还包括机械手控制系统，机械手控制系统能控制焊接机械手使激光焊接头旋转任意角度，高压气柱喷嘴与保护气体喷管均和激光焊接头相连。

4.根据权利要求3所述的激光穿透焊接板材的方法，其特征在于：高压气柱喷嘴与激光焊接头两者所成夹角α为5°~ 30°，保护气体喷管与母材表面所成夹角β为15°~ 60°。

5.根据权利要求3或4所述的激光穿透焊接板材的方法，其特征在于：激光焊接系统还包括与温度传感器相连的温度采集系统、与温度采集系统及机械手控制系统相连的处理系统，步骤5中，温度传感器实时采集到母材背面温度后，将信号传输给温度采集系统，温度采集系统将温度传感器获取的图像信号转化为视频电信号，并传输给处理系统，处理系统判断母材背面温度是否达到或超过母材气化的温度值，当温度达到或超过母材气化的温度值时，处理系统向机械手控制系统发出偏转角度的信号，机械手控制系统控制焊接机械手末端轴旋转，使得激光焊接头、高压气柱喷嘴和保护气体喷管同步旋转，让高压气柱喷嘴垂直对准母材上表面。

6.根据权利要求5所述的激光穿透焊接板材的方法，其特征在于：处理系统包括用于判断母材背面温度是否达到或超过母材气化的温度值的处理模块、连接温度传感器与处理模块的图像采集卡、连接处理模块与机械手控制系统的I/O单元，步骤5中，图像采集卡将视频信号转化为数字信号发送给处理模块，当处理模块判断温度达到或超过母材气化的温度值时，处理模块通过I/O单元向机械手控制系统发出偏转角度的信号。

7.根据权利要求3所述的激光穿透焊接板材的方法，其特征在于：步骤6中，通过机械手控制系统发信号控制高压喷嘴供气阀门。

8.根据权利要求1所述的激光穿透焊接板材的方法，其特征在于：步骤6中，高压喷射的惰性气体气柱直径小于焊接小孔直径。

9.一种激光焊接系统，其特征在于，包括激光发生器、传输光纤、焊接机械手、通过传输光纤与激光发生器连接且安装于焊接机械手的激光焊接头、高压气柱喷嘴、保护气体喷管、用于实时采集母材背面温度的温度传感器，激光焊接头、高压气柱喷嘴能相对母材移动，使激光焊接头、高压气柱喷嘴在第一状态与第二状态之间切换，在第一状态，激光焊接头垂直对准母材上表面，高压气柱喷嘴相对母材上表面倾斜；在第二状态，高压气柱喷嘴垂直对准母材上表面，激光焊接头相对母材上表面倾斜；激光焊接系统还包括机械手控制系统，激光焊接头固定在焊接机械手上，机械手控制系统能控制焊接机械手使激光焊接头旋转任意角度，高压气柱喷嘴与保护气体喷管均和激光焊接头相连。

10.根据权利要求9所述的激光焊接系统，其特征在于：还包括与温度传感器相连的温度采集系统、与温度采集系统及机械手控制系统相连的处理系统，温度传感器实时采集到母材背面温度后，将信号传输给温度采集系统，温度采集系统将温度传感器获取的图像信号转化为视频电信号，并传输给处理系统，处理系统判断母材背面温度是否达到或超过母材气化的温度值，当温度达到或超过母材气化的温度值时，处理系统向控制系统发出偏转角度的信号，机械手控制系统控制焊接机械手末端轴旋转。