[发明专利]一种基于调频相控式脉冲激光的脉动填丝焊接方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于调频相控式脉冲激光的脉动填丝焊接方法及系统，该方法包括：脉动送丝电源连接脉动送丝电机和信号采集单元，控制器通过脉动送丝电机控制焊丝进行周期性填丝和回抽，依次连接信号采集单元、控制单元、计算机和脉冲激光发生器，控制单元，控制单元输出触发信号，计算机控制脉冲激光的输出功率，触发信号在一个周期内依次为回抽脉冲G_bs、移相脉冲和填丝脉冲G_fs，脉动送丝电机进行回抽和填丝时，计算机先后接收到G_bs、和G_fs，脉冲激光发生器对应输出过渡脉冲、低功率脉冲和高功率脉冲，实现焊丝的完全融化。与现有技术相比，本发明具有焊接均匀、熔深大等优点。

技术领域

本发明涉及电子测量与控制领域，尤其是涉及一种基于调频相控式脉冲激光的脉动填丝焊接方法及系统。

背景技术

在激光焊接过程中，一方面要保证激光器产生的能量最大限度地被工件吸收，获得最大熔深效果,另一方面要保证焊后的工件表面平整均匀无塌陷。此外，有时候还需要通过控制整个焊缝的热输入和填料改善焊缝区域的组织和性能，这就需要通过热输入与填料匹配来完成焊接。为了最大发挥复合效应，人们已经发现通过给脉冲电弧匹配一个脉冲激光输出可以解决焊接等离子体对激光的吸收和散射作用。

现有技术也给出了一些解决方案，中国专利CN02156592.9提出了一种激光-电弧复合脉冲协调控制焊接方法，在激光-电弧复合热源焊接过程中，激光功率输出脉冲与电弧电流脉冲在同步脉冲信号的控制下，协调控制输出；中国专利CN200910248761.8提出了一种脉冲激光-交流电弧复合焊接方法，激光的脉冲由峰值脉冲和后续的基值脉冲构成，在交流电弧电流正半波的二分之一处，触发激光的峰值脉冲，后续激光基值脉冲延续到交流电弧同一周期负半波结束；交流电弧频率为脉冲激光频率的整数倍，该专利实现了能量优化配置，能在较低激光功率下形成激光小孔，利用小孔效应，提高了焊接熔深和电弧稳定性，改善了焊缝质量。但上述专利的控制对象为TIG电弧的特性，激光填丝焊接过程中存在在焊丝熔化的过程，文献“E.Assuncao,S.Williams,Comparison of continuous wave andpulsed wave laser welding effects,Optics and Lasers in Engineering”(2013)发现脉冲激光产生的熔深要比连续激光产生的熔深大，如果焊丝连续输出，而激光是脉冲，则有可能出现熔化不均匀的现象。但采用脉动送丝时，由于送丝惯性的存在，即输出高功率激光时焊丝处于填丝状态，激光准备进入低功率时焊丝回抽，但是由于前期是填丝状态，焊丝存在向前继续送丝的惯性，焊丝回抽会有延时，可能导致焊丝不能完全熔化，出现粘丝的现象，影响焊接效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于调频相控式脉冲激光的脉动填丝焊接方法及系统，焊接均匀，熔深大。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于调频相控式脉冲激光的脉动填丝焊接方法，包括：

脉动送丝电源连接脉动送丝电机和信号采集单元，所述的脉动送丝电机与焊丝和控制器连接，所述的控制器通过脉动送丝电机控制焊丝进行周期性填丝和回抽，依次连接信号采集单元、控制单元、计算机和脉冲激光发生器，所述的信号采集单元为电弧电流采集传感器，电弧电流采集传感器将输出电源输出的电流信号转换为0～4V的电压信号并传送至控制单元，所述的控制单元输出触发信号，所述的控制单元先将电弧电流采集传感器输出的电压信号放大到-15V～+15V，再对放大的电压信号进行鉴幅和比较，获得获得峰值状态信号和基值状态信号，所述的控制单元对峰值状态信号和基值状态信号进行整形，获得G_bs和G_fs，所述的控制单元再通过G_bs进行移相获得比G_bs延迟的G_fs，G_bs、和G_fs共同构成触发信号，所述的计算机根据触发信号触发脉冲激光发生器，并控制脉冲激光的输出功率；