[发明专利]一种光纤-蓝光半导体复合激光焊接能量智能分配装置及方法

说明书

本发明公开了一种光纤‑蓝光半导体复合激光焊接能量智能分配装置及方法，该装置包括光纤‑蓝光半导体激光复合系统、激光焊接系统、熔池形貌及温度监测器、能量智能分配系统和箱体。通过能量智能分配系统输入待焊材料的牌号及成分，调用数据库及映射关系得到激光能量调控策略，能量智能分配系统无线控制激光焊接系统实现复合激光能量分配，并接收熔池形貌及温度监测器的反馈，智能调整作用于两侧母材的能量分配比例。该装置及方法适用于焊接异种材料，通过控制光纤‑蓝光半导体复合激光能量分布从而调控作用在两侧母材上的能量差异，能够避免异种材料焊接中金属间化合物的形成，降低接头脆性从而提高连接强度。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，尤其涉及一种光纤-蓝光半导体复合激光焊接能量智能分配装置及方法。

背景技术

随着科技的发展，单一的材料难以满足航空航天、武器装备、交通运输领域的需求，多种材料的混合使用可以达到性能优良、成本降低、轻量化的目的，其中不免存在不同材料的连接。然而，由于异种材料成分、熔点、热物性差异较大，传统的激光焊接常常由于两侧母材热输入分配不当，冶金反应后形成较厚的多元硬脆金属间化合物层，组织难以致密结合，从而导致接头力学性能下降。因此，为了调控热输入，异种材料的激光焊接往往通过光束偏移至高熔点材料一侧，以改变焊接能量在两侧母材上的分配。然而，激光束的偏移难以高精度调控在两侧母材上的热输入量，不能有效抑制硬脆金属间化合物形成。因此迫切需要一种改善两侧母材能量分布的激光焊接能量智能分配装置来实现异种材料高效焊接。

同时，光纤-蓝光半导体复合激光焊接技术，将光纤激光的深熔焊模式与蓝光半导体激光焊接的热传导模式进行复合，并结合材料对不同波长激光的吸收率不同，从而达到增大熔深熔宽、提高熔池稳定性、减少缺陷产生的效果。

因此，针对异种材料焊接中金属间化合物引起强度降低的问题，本发明提出了一种光纤-蓝光半导体复合激光焊接能量智能分配装置及方法，将光纤-蓝光半导体复合激光的光斑能量进行偏移，实现复合激光在异种材料上不同能量智能配比，并通过实时监测焊缝形貌及温度反馈智能调整能量分配比例。通过改善两侧母材激光能量智能分配从而有效降低金属间化合物反应层厚度，提高连接强度，实现异种材料高质量的焊接。

针对激光复合焊接的能量分配，专利CN114012261A提出将可见光激光束和近红外光激光束进行复合形成复合光束，用于有色金属的焊接，并控制焊接过程中的出光顺序及能量分配。但是，这种复合焊接方法并不能用于异种材料焊接时改变两侧母材的能量分配。

针对异种合金的焊接，专利CN105397292B采用焊前清理，运用固体激光器脉冲模式进行焊接，焊接过程中采用并排双光斑模式，光斑能量分配为TA15钛合金一侧60％，Ti2AlNb金属间化合物一侧40％。但是，这种分配方式仅仅针对TA15/Ti2AlNb的焊接，且不能进行激光能量智能分配。

因此，现有的激光焊接装置及方法缺少针对异种材料两侧母材的激光能量智能分配，进一步研发一种光纤-蓝光半导体复合激光焊接能量智能分配装置及方法对工程应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤-蓝光半导体复合激光焊接能量智能分配装置，能够改善异种材料焊接中金属间化合物引起强度降低的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光纤-蓝光半导体复合激光焊接能量智能分配装置及方法，其特征在于，包括光纤-蓝光半导体激光复合系统、激光焊接系统、熔池形貌及温度监测器、能量智能分配系统和箱体。

所述光纤-蓝光半导体激光复合系统用于将光纤激光束与蓝光半导体激光束进行同轴复合形成复合激光束。