[发明专利]一种激光填丝焊接装置及方法

说明书

本发明公开了一种激光填丝焊接装置及方法，所述激光填丝焊接装置包括：激光焊接头和送丝机构，所述送丝机构固定设置在激光焊接头上，用于将焊丝与激光光轴呈30～75°的夹角进行前置送丝。本发明激光填丝焊接装置，通过送丝机构将焊丝与激光光轴呈30～75°的夹角进行前置送丝，能够保证激光填丝焊的稳定性和可靠性，得到良好的焊缝成型，从而提高产品合格率及效率。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光填丝焊接装置及方法。

背景技术

激光焊接具有许多传统焊接方法无可比拟的优势，但激光焊接仍存在许多局限性，如对接头间隙要求严格，一般要求不大于0.1mm，大部分使用场合很难满足这样的装配要求或者增加了加工成本，这也是限制激光焊接应用范围的重要原因之一。因此，在很多情况下需采用激光填丝焊工艺。有研究表明，激光填丝焊不仅可以提高间隙的适应性，改变焊缝合金成分，提高焊接接头的组织及力学性能，还能改善激光与工件的能量耦合性。

在工业生产中，大部分激光焊接需采用填丝工艺，如拼板对接、曲面对接、T型接头构件的角焊缝焊接、厚板激光焊接等。但是激光填丝焊工艺在实际生产过程中参数控制复杂、送丝精度要求严格、生产中须配备焊接过程自适应控制系统，因此一般在工业界并不愿意采用。激光填丝焊接过程中送丝位置与送丝速度的波动、焊丝对光的反射作用都会引起进入工件的激光能量变化，从而导致焊接过程不稳定，焊缝质量差。激光填丝焊的稳定性和可靠性差，焊接过程中经常出现焊缝不均匀、漏焊、咬边、焊瘤、夹丝等缺陷，严重影响产品的质量及焊接效率。在实际生产中，为提高焊接质量，需从焊接光源光束的特性、送丝机构及精密的焊接工艺上去改善，才能保证激光填丝焊的稳定性和可靠性，为激光填丝焊技术的发展提供保障。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种激光填丝焊接装置及方法，从而克服现有的激光填丝焊的稳定性和可靠性差，焊接过程中经常出现焊缝不均匀、漏焊、咬边、焊瘤、夹丝等缺陷，严重影响产品的质量及焊接效率的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种激光填丝焊接装置，其中，包括：激光焊接头和送丝机构，所述送丝机构固定设置在激光焊接头上，用于将焊丝与激光光轴呈30～75°的夹角进行前置送丝。

所述的激光填丝焊接装置，其中，所述送丝机构包括：固定连接激光焊接头用于推送焊丝的送丝轮，用于驱动送丝轮运动的驱动机构，以及倾斜的固定设置在激光焊接头上的矫直机构。

所述的激光填丝焊接装置，其中，所述矫直机构包括：用于导引和准直焊丝的送丝喷嘴，以及用于将送丝喷嘴倾斜的固定设置的送丝喷嘴夹具。

所述的激光填丝焊接装置，其中，所述装置还包括：设置在激光焊接头上的同轴保护气嘴，以及设置在激光焊接头一侧的用于侧吹氩气的保护气罩。

所述的激光填丝焊接装置，其中，所述装置还包括高功率半导体激光器，其中，激光功率为2000～3000W，激光波长为800～1100nm，光斑尺寸为0.6～1.8mm。

本发明还提供了一种激光填丝焊接方法，其中，包括步骤：

将焊丝与激光光轴呈30～75°的夹角进行前置送丝；

焊接时，控制焊接速度：送丝速度＝1:(3～5)进行焊接。

所述的激光填丝焊接方法，其中，采用高功率半导体激光器进行焊接，其中，激光功率为2000～3000W，激光波长为800～1100nm，光斑尺寸为0.6～1.8mm。

所述的激光填丝焊接方法，其中，所述方法还包括步骤：

焊接过程中，保证激光首先对焊丝加热和熔化形成熔滴，稍后母材金属也被加热熔化形成熔池，焊丝熔滴随后进入熔池。