[发明专利]用于在材料组件的表面上产生焊缝的激光焊接方法和激光焊接设备

说明书

提出一种激光焊接方法，用于在材料组件(1)的表面上产生焊缝，其中，待产生的焊缝具有在表面上的主延伸方向(20)，其中，使用至少一个纤维激光器(8)，其中，为了产生焊缝，借助机械运动设备(12)使纤维激光器(8)的激光射束(6)相对于材料组件(1)的表面沿待产生的焊缝的主延伸方向(20)运动，其中，激光射束(6)在光学元件(11)的使用下聚焦地或平行化地射到材料组件(1)的表面上，其特征在于，激光射束(6)除了待产生的焊缝的主延伸方向(20)之外在至少一个另外的方向(30)上在材料组件(1)的表面上运动。

技术领域

本发明涉及一种用于产生焊缝的激光焊接方法。本发明还涉及一种用于产生焊缝的激光焊接设备。

背景技术

用于激光焊接的方法和激光焊接设备由文献已知。在此，使用激光系统和光具的不同实施方式，以将金属材料相互连接。在焊接钢时，例如常使用固体激光器，尤其是盘状激光器，该固体激光器与聚焦光具一起使用。其他方法从具有纤维激光器的焊接器具出发，与具有相应输出功率的其他激光系统相比，纤维激光器除了有利的高功率之外，尤其是具有有利的且高的射束质量和经聚焦的激光射束的小直径。由此可较精确地实施焊缝。

这种焊接方法的缺点是，例如在焊接钢时，特别地，形成的飞溅物多，所述飞溅物伴随着钢中的元素的气体析出出现。在该焊接方法期间同样不利的是，可能快速地形成更多的浓烟和类似物。因而常需要大的工作耗费，以保证高品质的保护气体气氛。一般地，这些困难限制了焊接过程的重要特征参数例如缝宽和焊入深度的恒定性，这导致过程稳定性和焊缝质量的内生波动。

发明内容

由于该原因，本发明的技术任务在于，提高焊接过程的精确度和焊接过程的重要特征参数的稳定性，以获得在技术上得到改善且更精确的过程。

根据本发明，该技术任务通过一种用于在材料组件的表面上产生焊缝的激光焊接方法解决，其中，待产生的焊缝在其所处的位置(lokal)具有在表面上的主延伸方向，其中，使用至少一个纤维激光器，其中，为了产生焊缝，借助机械运动设备使纤维激光器的激光射束相对于材料组件的表面沿待产生的焊缝的主延伸方向运动，其中，激光射束在光学元件的使用下聚焦地或平行化地射到材料组件的表面上，其特征在于，使激光射束除了待产生的焊缝的主延伸方向之外在至少一个另外的方向上在材料组件的表面上运动。

通过使用纤维激光器得到以下技术优点，激光射束具有高的射束质量。此外可获得聚焦点的小直径。为了获得激光聚焦的小直径，使用光具，尤其是准直和聚焦组件。通过激光射束在待焊接的材料组件上沿待产生的焊缝的方向以及附加地在至少一个另外的方向上的可运动性，可在待焊接的材料组件上精确走过明确规定的路径(轨迹)。通过：除设置的焊缝的方向外，执行经聚焦的激光在另外的方向上沿着待焊接的材料组件的表面的运动，使得：与现有技术相比可有利地影响熔池中的温度变化过程(沿着焊缝中间和在焊缝中间的周围)。尤其是可通过合适地选择激光射束在待焊接的材料组件的表面上的轨迹来将熔池中的温度(与沿着焊缝和在焊缝宽度上的能量分布一样)保持得较恒定或近似恒定。通过纤维激光器的高射束质量和激光射束的可实现的聚焦点的小直径，尽管且刚好由于激光射束在另外的方向上在待焊接的材料表面上的根据本发明的运动，可实现较精确的焊缝。由此获得以下技术优点，提供稳健的焊接过程，其与现有技术相比使得能实现具有细薄和精确的焊缝的、不扭曲的焊接结果。此外，在该焊接方法期间形成的飞溅物和在待焊接的材料组件中形成的微孔与现有技术相比显著减少。由此减小产生的焊缝的误差且提高焊缝的平坦度。此外，通过根据本发明的方法，在待焊接的材料组件中形成的裂缝少。尤其是可通过根据本发明的方法获得焊接过程的相关特征参数的高品质，所述特征参数例如是密封性、稳健性和强度。

根据本发明的另一实施方式设置，使激光射束除了沿着待产生的焊缝的主延伸方向的运动之外在材料组件的表面上绕待产生的焊缝的中间交替地在两侧在所述另外的方向上偏转。