[发明专利]一种多功能激光焊接方法及设备

说明书

本发明涉及一种多功能激光焊接方法及设备。包括：通过多功能焊接设备的激光头检测焊接接头的间隙S；计算机软件控制模块对焊接接头的间隙S进行分析，通过机械手控制系统控制多功能焊接设备开启与间隙S相匹配的焊接方式，S0.1mm时，开启自熔性激光焊功能，激光器出光通路、TIG保护气通路和转动机构均为开启状态；0.1≦S0.3mm时，开启激光填丝焊或激光‑TIG电弧复合焊功能，激光填丝焊时，激光器出光通路、TIG保护气通路、转动机构和送丝机构均为开启状态；0.3≦S≦0.5mm时，开启激光‑TIG电弧复合焊功能，激光器出光通路、TIG保护气通路、转动机构、送丝机构和TIG电弧均为开启状态。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别是涉及一种多功能激光焊接方法及设备。

背景技术

激光焊接是基于小孔效应原理，具有热输入低、焊接速度快、热变形和残余应力小等优点，能够获得大深宽比的高质量焊接接头。然而，自熔性激光焊接对接头间隙要求严格，当间隙量超过母材壁厚的10％或0.1mm两者中的较小值时，易出现下塌等成形不良缺陷。为降低接头间隙裕度要求，进一步改善焊缝成形，激光填丝焊和激光复合焊接等方法应运而生。激光填丝焊是在激光焊接过程中，向熔池填充焊丝的焊接方法。激光电弧复合焊接是将物理性能、能量传输机制截然不同的两种热源复合在一起，同时作用于同一加工位置，既能充分发挥两种热源各自的优势，又相互弥补了各自的不足，从而形成了一种全新高效的焊接方法。经试验验证，激光填丝焊接对接头间隙的要求可以降低至母材壁厚的20％或0.3mm，取较小值；激光电弧复合焊接对接头间隙的要求可以降低至母材壁厚的30％或0.5mm，取较小值。其中，激光-TIG电弧复合焊接过程更加平稳，电弧稳定性好，更易获得良好的焊缝成形。

总之，与常规弧焊方法相比，上述三种焊接方法均能够获得成形和性能均更加优异的焊接接头。

激光电弧复合焊接方法虽然对接头间隙的要求最低，即工程适应性最强，但接头的熔宽相对较宽，焊接应力和变形相对较大；激光填丝焊接和自熔性激光焊接的熔宽相对较窄、焊接精度较高，但对接头间隙的要求相对较高。在工程应用中，针对不同的装配间隙情况适时选择最佳的激光焊接方法，是最理想的选择，而现有技术的焊接方式不能根据装配间隙自动选择相适宜的焊接方法，现有的焊接设备集成度底，功能和焊接方式单一，自动性能差，尤其对于复杂结构、多条焊缝的焊接。

因此，发明人提供了一种多功能激光焊接方法及设备。

发明内容

本发明实施例提供了一种多功能激光焊接方法及设备，根据检测的接头间隙大小能够自主选择与间隙范围相匹配的激光焊接方式，实现了自熔性激光焊、激光填丝焊和激光-TIG电弧复合焊三种焊接功能，能够显著提高零件的焊接质量和焊接效率。

第一方面，本发明的实施例提出了一种多功能激光焊接方法，该方法包括：

检测接头间隙，通过多功能焊接设备的激光头检测焊接接头的间隙S，并将检测信号输送至机械手控制系统的计算机软件控制模块；

选择焊接方式，基于所述计算机软件控制模块对所述焊接接头的间隙S进行分析，通过所述机械手控制系统控制多功能焊接设备开启与间隙S相匹配的焊接方式，其中，当S0.1mm时，多功能焊接设备开启自熔性激光焊功能，此时，所述机械手控制系统控制激光器出光通路、TIG电弧焊接的保护气通路以及带动焊接夹具的转动机构均为开启状态；当0.1mm≦S0.3mm时，多功能焊接设备开启激光填丝焊或激光-TIG电弧复合焊功能，开启激光填丝焊时，所述机械手控制系统控制激光器出光通路、TIG电弧焊接的保护气通路、带动焊接夹具的转动机构以及送丝机构均为开启状态；当0.3mm≦S≦0.5mm时，多功能焊接设备开启为激光-TIG电弧复合焊功能，此时，所述机械手控制系统控制激光器出光通路、TIG电弧焊接的保护气通路、带动焊接夹具的转动机构、送丝机构以及TIG电弧均为开启状态。