[发明专利]窄间隙三光束激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种窄间隙三光束激光焊接方法，属于激光加工技术领域。

背景技术

现有窄间隙激光填丝焊接方法中多采用单光束焊接，双光束焊接、摆动或者旋转双光束焊接，采用单光束焊接的缺点是，激光光斑直径很小，热作用区域小，易出现侧壁未熔合现象，影响焊接质量。采用双光束焊接时，虽然提高了焊接的热作用区域，但是两光束作用在焊缝熔池两侧，熔池中心没有激光束的作用，会使熔池中心搅拌不充分，容易产生气孔，而且填充焊丝一般位于焊缝中心，两侧的激光束未能提供充足的热量熔化焊丝，熔覆金属填充量较少，容易产生层间未熔合等缺陷，影响焊接接头性能。采用摆动或者旋转双光束焊接时，由于光束的摆动或者旋转，光束对焊缝熔池的搅拌作用增强，减少了焊缝气孔，但是光束的移动降低了焊丝金属熔滴过渡的稳定性，使焊丝填充效果受到影响，由此使摆动或者旋转双光束焊接在窄间隙激光填丝焊接中的使用仍然存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有摆动或者旋转双光束焊接方法存在焊丝金属熔滴过渡稳定性差的问题，提供一种窄间隙三光束激光焊接方法。

本发明方法在焊接过程中，将激光器发出的主光束分成三束焊接光束，所述三束焊接光束的能量分别为主光束能量的三分之一，所述三束焊接光束在窄间隙焊缝坡口内形成的三个聚焦光斑并行排列或呈正三角形排列。

本发明的优点是：本发明方法通过两个分束片和两个反射式聚焦镜实现了三分光束的功能，使激光束的能量能够合理分配，并可调节焊接光束焦点的位置，具有容易实现，使用方便的优点。

本发明方法实现了在窄间隙焊缝坡口左侧、中心和右侧三个位置的激光束作用，两侧的激光焊接光束解决了窄间隙激光填丝焊接方法中存在的焊接侧壁未熔合问题，中心的第二焊接光束不仅提供了足够的热量熔化焊丝，而且三光束都可沿焊接方向移动，焊丝金属熔滴的过渡稳定，提高了焊接质量。

附图说明

图1为本发明的焊接原理示意图；

图2为第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄间隙焊缝坡口内并行排列的示意图，图中A为第一焊接光束形成的聚焦光斑，B为第二焊接光束形成的聚焦光斑，C为第三焊接光束形成的聚焦光斑，图中箭头所示为焊接方向；

图3为第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束在窄间隙焊缝坡口内呈三角形排列的示意图，图中A为第一焊接光束形成的聚焦光斑，B为第二焊接光束形成的聚焦光斑，C为第三焊接光束形成的聚焦光斑，图中箭头所示为焊接方向。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式在焊接过程中，将激光器发出的主光束分成三束焊接光束，所述三束焊接光束的能量分别为主光束能量的三分之一，所述三束焊接光束在窄间隙焊缝坡口内形成的三个聚焦光斑并行排列或呈正三角形排列。

本实施方式是一种激光填丝焊接方法，它解决了在窄间隙激光填丝焊接时容易出现气孔、侧壁未熔合、层间未熔合及焊丝金属熔滴过渡不稳定的问题，填补了现有激光焊接技术中的不足。

具体实施方式二：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述将激光器发出的主光束分成三束焊接光束的实现方法为：

使主光束通过第一分束片1-1后分成第一透射光束和第一反射光束，第一反射光束经第一反射式聚焦镜2-1聚焦后形成第一焊接光束，所述第一焊接光束形成的聚焦光斑在窄间隙焊缝坡口的一侧，

第一透射光束通过第二分束片1-2后分成第二透射光束和第二反射光束，第二透射光束再通过透射式聚焦镜3后形成第二焊接光束，所述第二焊接光束形成的聚焦光斑在窄间隙焊缝坡口的中心，

第二反射光束经第二反射式聚焦镜2-2聚焦后形成第三焊接光束，所述第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄间隙焊缝坡口的另一侧，

所述第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄间隙焊缝坡口内并行排列或呈正三角形排列。

图1所示，形成了三焊接光束形成的聚焦光斑在窄间隙焊缝坡口内的并行排列。

具体实施方式三：本实施方式为对实施方式二的进一步说明，所述第一分束片1-1的透射光束占入射光束总能量的三分之二，该第一分束片1-1的反射光束占入射光束总能量的三分之一。

具体实施方式四：本实施方式为对实施方式三的进一步说明，所述第二分束片1-2为半透射半反射镜。