[发明专利]尤其用固体激光器无飞溅地焊接的方法

说明书

本发明涉及一种用于对工件(3)进行激光射束焊接的方法，其中，在所述工件(3)上至少用第一激光射束(1)产生第一射束面(4)并且用第二激光射束(2)产生第二射束面(5)并且所述第一射束面和所述第二射束面相对于所述工件(3)沿着进给方向(VR)被导向，其中，所述第一射束面(4)的面重心和所述第二射束面(5)的面重心(4a，5a)不一致，并且所述第一射束面(4)在所述第二射束面(5)前方先行，其中，所述第一射束面(4)的横向于所述进给方向(VR)测量的长度延伸LE₁大于或者等于所述第二射束面(5)的长度延伸LE₂，其特征在于，所述第一射束面(4)的面积大于所述第二射束面(5)的面积，所述第一射束面(4)的沿着所述进给方向(VR)测量的宽度延伸BE₁大于或者等于所述第二射束面(5)的宽度延伸BE₂，所述第一激光射束(1)的激光功率大于所述第二激光射束(2)的激光功率，并且所述第二激光射束(2)射入到由所述第一激光射束(1)产生的熔池(7)中。本发明提出一种焊接方法，利用该焊接方法能够在高的焊缝质量下对工件在其整个工件厚度上以高进给速度焊接。

技术领域

本发明涉及一种用于对工件进行激光射束焊接的方法，其中，在工件上至少用第一激光射束产生第一射束面和用第二激光射束产生第二射束面并且它们相对于工件沿着进给方向被导向，其中，第一射束面和第二射束面的面重心不一致并且第一射束面在第二射束面前方先行，其中，第一射束面的横向于进给方向测量的长度延伸LE₁大于或者等于第二射束面的长度延伸LE₂。

背景技术

从DE 10 2015 112 537 A1已知这样的方法。

当要以高的焊接速度、狭窄的和细长的焊缝形状和小的热变形来焊接构件时，使用激光射束焊接。通过激光射束在待接合的工件部分的接合点的区域中产生液态熔池。在熔池凝固之后，构件固定地相互连接。用于激光射束焊接的常见激光器类型尤其是CO₂激光器和固体激光器和二极管激光器。

金属的激光射束焊接典型地作为深层焊接发生。在激光射束深层焊接中，通过在激光射束和工件之间的相对运动使蒸汽毛细管(钥孔)穿过液态的熔池运动。在这里，在进给速度过高的情况下，大量的熔融飞溅脱离并且焊缝的质量由于缺口的形成而降低。原则上适用的是，熔融流动态性随着吸收能量增加而增大，并且在达到关键性的值时出现上述负面效应，其引起焊缝的质量损失和/或明显的循环熔融流特性。

如果使用具有高的亮度和小焦点直径的固体激光器的激光射束，则少飞溅的焊缝质量的极限由于相对于CO₂激光器提高的功率密度而推移至较低的进给速度。熔体流速度和熔池动态性(湍流)被提高，这更强地导致焊缝缺陷。

对于(例如在对焊中的)熔透焊过程(其中，产生在整个工件厚度上延伸的焊缝)，通常使用CO₂激光器。然而，值得期待的是，CO₂激光器由固体激光器替代，以便节省能量成本。

对于在搭接接头中的焊入已证明，具有较大的焦点直径的第一激光射束与具有较小的焦点直径的第二激光射束的同轴叠加使得可以明显地减少向上方从熔池抛出的飞溅的形成，参见DE 10 2016 222 357 A1或者WO 2018/011456 A1。

然而，在试图将该方法用于深层焊接或者熔透焊时，发明人注意到，第二射束(芯射束)的小直径导致在焊缝下侧上的飞溅，从而该方法不适合于具有在焊缝上侧和焊缝下侧上的高质量的熔透焊。

为了影响熔池动态性，在现有技术中提出不同的其他方法：

从DE 102 61 422 A1已知一种激光焊接方法和激光钎焊方法，其中，激光射束被分配为至少两束可分隔开地聚焦的子射束，并且强度的分配和子激光射束的照射位置可以通过可变的光学布置来调设。