[发明专利]用于焊接之前覆盖材料的激光清洗的设备和方法

权利要求书

1.一种焊接方法，所述焊接方法包括：

将高能量束引导到要被焊接的工件的覆盖表面，其中所述覆盖表面具有覆层，所述覆层相比于所述工件具有不同组成；

以所述高能量束改变所述覆层的至少一部分的化学组成以移除所述覆层的至少一些，其中所述化学组成的改变基本上不熔化所述工件并且不创建所述工件的熔池；

利用电弧焊工艺焊接所述工件，以使由所述电弧焊工艺创建的焊接接头具有0至30％范围内的截面孔隙度以及0至30％范围内的长度孔隙度。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述高能量束是激光束，其中所述激光束具有至少10⁵W/cm²的功率密度并且在所述化学组成的改变步骤期间具有不多于5ms的互作用时间。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述化学组成的改变步骤移除直至所述覆层厚度的75％。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述化学组成的改变发生在所述覆盖表面上的烧蚀区域，以使在所述化学组成的改变步骤之后所述烧蚀区域的第一区域或部位具有第一覆层厚度，所述第一覆层厚度大于所述烧蚀区域的第二区域或部位的第二覆层厚度，其中在所述第二区域所有所述覆层在所述化学组成的改变步骤期间被移除。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述第二区域或部位是所述烧蚀区域的至少40％。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述化学组成的改变发生在所述覆盖表面上的烧蚀区域，以使烧蚀模式被创建在所述覆层，其中所述模式具有峰和谷，以使所述峰具有比所述谷大的覆层厚度，其中在所述烧蚀区域的所有所述谷被定向来与所述工件的边缘相交，以致允许从所述化学组成的改变步骤被蒸发的覆层在所述焊接步骤期间被引导远离所述焊接接头。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述高能量束在焊接工艺中以0.5至6英寸范围内的距离在所述焊接步骤的所述覆盖表面上游被引导。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述高能量束的功率密度、所述高能量束的尺寸以及由所述高能量束创建的烧蚀模式中的至少一个从第一性能到第二性能改变，以在所述工件的所述焊接期间改变所述化学组成的改变步骤的参数。

9.如权利要求1所述的方法，还包括在所述化学组成的改变步骤之后监测所述表面，以及基于所述监测调节所述高能量束的功率密度或尺寸中的至少一个。

10.如权利要求9所述的方法，其中在所述监测步骤期间所述表面的温度被监测。

11.如权利要求1所述的方法，进一步以所述高能量束改变第二工件的第二覆盖表面的化学组成。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述覆层是涂料并且所述涂料的碳氢化合物在所述改变步骤期间从所述涂料被移除，以改变所述涂料的所述化学组成。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述截面孔隙度和所述长度孔隙度中的每个是在0至10％范围内。

14.如权利要求4所述的方法，其中所述第二区域或部位是所述烧蚀区域的至少65％。

15.一种焊接系统(200，300，500)，所述焊接系统(200，300，500)包括：

电弧焊电源供应器(101)，所述电弧焊电源供应器(101)被耦合到电弧焊炬(110)，用于在覆盖工件(W，W1，W2)上执行电弧焊操作来创建焊接接头；以及

高能量束电源供应器(108)，所述高能量束电源供应器(108)被耦合到热源或高能量束源(109)，所述热源或高能量束源(109)在所述工件的覆盖表面(S)或覆层(C)处引导高能量束(111)，其中所述高能量束(111)在所述电弧焊炬(110)的所述覆盖表面(S)上游被引导；

其中，所述高能量束(111)具有足够改变所述覆层(C)的至少一部分的化学组成来从所述工件移除所述覆层(C)的至少一部分的能量密度，但是基本上不熔化所述工件(W，W1，W2)并且不创建所述工件的熔池；并且

其中所述电弧焊电源供应器(101)提供具有0至30％范围内的截面孔隙度以及0至30％范围内的长度孔隙度的焊接接头。

16.如权利要求15所述的系统，还包括控制所述高能量束电源供应器(108)的操作的系统控制器(301)，以使所述高能量束(111)在烧蚀区域(102)创建第一部位和第二部位，其中在所述第一部位(102A)的所述覆层的厚度大于在所述第二部位(102B)的所述覆层的厚度。