[发明专利]基于激光清洗前处理的激光焊接装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光焊接，具体是一种采用激光清洗前处理工艺的激光焊接装置及方法。

背景技术

随着工业激光产业的快速发展，市场对激光加工技术的要求越来越高，作为一种相对新颖的连接工艺，激光焊接技术有着巨大的创新潜力。激光焊接技术在工业加工领域的应用前景日益广泛，技术日益成熟，已成为集光、机、电、计算机和材料等多个学科技术于一体的先进制造方法。由于激光焊接符合优质、低耗、高效、清洁、热影响区窄、接头变形小、操作灵活等技术发展方向，21世纪将逐渐成为激光焊接的时代，激光焊接的发展前景无可限量。

对于激光焊接材料表面的氧化物薄膜、油漆等污染物，焊前必须去除，否则会直接影响到焊接效果。一般最简单的方法是机械打磨，如用砂纸，钢丝球等在表面打磨，超声波水洗等，但是机械方法一般都除不净。或者使用化学去除法，如用强酸强碱去除氧化膜，用偶联剂前处理液处理氧化层，用丙酮去除油污等。但是化学去除法相对程序繁杂，不利环保。

激光清洗技术的优点与传统清洗技术相比是显而易见的：(l)在不损伤基底的情况下，有效地清洗基底表面微米和亚微米尺寸的颗粒；(2)由于激光波长、脉宽、光斑大小、作用时间和作用方式等的灵活可调性，可适用于各种清洗对象，并可实现精确定位清洗；(3)不使用有毒有害试剂，不污染环境，对人体健康无损，是一种“绿色”无污染的清洗方式；(4)非接触式的作用方式，不会给基底带来附加污染和损伤；(5)可采用大光斑、扫描方式清洗，清洗效率高；(6)为在线清洗提供了一种可能性；(7)可利用光纤传输，实现远距离清洗，清洗到传统方式不能到达的地方；(8)成本低等。因此，激光清洗技术具有清洗金属材料废料的巨大潜力，并相比于其它清洗技术具有很多优点。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于激光清洗前处理的激光焊接装置及方法，用于显著提高焊接的焊缝质量。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种基于激光清洗前处理的激光焊接装置，包括传送带、夹持及吸附装置、激光清洗装置、激光焊接装置，传送带上面前部设有激光清洗工作区，后部设有激光焊接工作区，激光清洗工作内装有激光清洗装置，激光焊接工作区内装有激光焊接装置；所述传送带上面吸附有用于固定两块待焊金属薄板的对接加工焊接口的夹持及吸附装置；

激光清洗装置由机器视觉系统、脉冲激光器、光束传输系统A、光束聚焦系统A、控制系统A组成，机器视觉系统设有扫描头，扫描头用于采集进入激光清洗工作区和焊接工作区域的待焊金属薄板的图像信息，扫描头通过光束聚焦系统A、光束传输系统A连接脉冲激光器，用于将图像信息通过光束聚焦后传输给脉冲激光器，机器视觉系统通过控制系统A连接脉冲激光器，用于控制脉冲激光器对进入激光清洗工作区的待焊金属薄板拼接的区域进行自动清洗处理。

激光焊接装置由连续激光器、光束传输系统B、光束聚焦系统B、控制系统B、焊接头组成，连续激光器通过光束传输系统B、光束聚焦系统B连接焊接头，连续激光器通过控制系统B连接机器视觉系统，机器视觉系统通过控制系统B控制进入指定的激光焊接工作区域的待焊金属薄板进行焊接。

激光焊接装置还包括保护气体瓶及保护气体管道，所述的保护气体管道的出口设置在待焊金属板的焊缝处。

一种基于激光清洗前处理的激光焊接方法，包括以下步骤：

步骤1：固定工件，用夹持及吸附装置将两块待焊金属薄板的对接加工焊接口固定，将夹持及吸附装置固定在传送带上，并设定待焊金属薄板传送速度；

步骤2：激光清洗前处理，机器视觉系统采集待焊金属薄板的图像信息，当待焊金属薄板传送到指定清洗位置区域时，脉冲激光器自动开启，对待焊金属薄板表面进行除锈、除油漆清洗；

步骤3：激光焊接，机器视觉系统继续采集待焊金属薄板的图像信息，当待焊金属薄板传送到指定焊接位置区域时，在保护气体的保护下，连续激光器自动开启，对待焊金属薄板进行焊接。

上述步骤中，待焊金属薄板传动到指定清洗位置区域和指定焊接位置区域，是由机器视觉系统实时侦测待焊金属薄板在传输带上的位移位置获得。

上述步骤3中激光焊接采用直线拼焊的激光非穿透焊接。

本发明至少包括以下有益效果：

由于采用了激光清洗工艺在焊接前对待焊接的材料表面进行除锈除漆处理，其能够提高焊接接头焊缝质量；