[发明专利]通过振荡激光束焦点位置辅助的重叠金属工件的激光焊接

权利要求书

1.一种激光焊接包括至少两个重叠的金属工件的工件叠层的方法，所述方法包括：

提供包括重叠的金属工件的工件叠层，所述工件叠层包括至少第一金属工件和第二金属工件，所述第一金属工件提供所述工件叠层的顶表面，所述第二金属工件提供所述工件叠层的底表面，其中，在所述工件叠层内的每对相邻的重叠的金属工件之间建立搭接界面，并且其中，所述工件叠层的所有重叠的金属工件是钢工件、铝工件或镁工件；

将激光束导向所述工件叠层的所述顶表面，所述激光束撞击所述顶表面并产生熔融金属焊接池，所述熔融金属焊接池从所述顶表面朝向所述底表面穿透所述工件叠层，并与所述工件叠层内建立的每个搭接界面相交，所述激光束具有沿着所述工件叠层的所述顶表面定向的束斑；和

形成激光焊接接头，通过相对于所述工件叠层的所述顶表面的平面并沿着光束行进图案推进所述束斑，并且此外，在沿着所述光束行进图案相对于所述顶表面的平面推进所述激光束并保持所述激光束的恒定的功率水平和行进速度的同时，在至少部分该时间沿着横向于所述顶表面定向的维度振荡所述激光束的焦点的位置，所述激光焊接接头将所述重叠的金属工件熔焊在一起。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一金属工件具有外部外表面和第一搭接表面，并且所述第二金属工件具有外部外表面和第二搭接表面，所述第一金属工件的所述外部外表面提供所述工件叠层的所述顶表面，并且所述第二金属工件的所述外部外表面提供所述工件叠层的所述底表面，并且其中，所述第一和第二金属工件的所述第一和第二搭接表面重叠并面对以建立第一搭接表面。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一金属工件具有外部外表面和第一搭接表面，并且所述第二金属工件具有外部外表面和第二搭接表面，所述第一金属工件的所述外部外表面提供所述工件叠层的所述顶表面，并且所述第二金属工件的所述外部外表面提供所述工件叠层的所述底表面，并且其中，所述工件叠层包括位于所述第一和第二金属工件之间的第三金属工件，所述第三金属工件具有相对的第三和第四搭接表面，其中，所述第三搭接表面重叠并面对所述第一金属工件的所述第一搭接表面以建立第一搭接界面，并且所述第四搭接表面重叠并面对所述第二金属工件的所述第二搭接表面以建立第二搭接界面。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，振荡所述焦点的位置包括沿着一系列焦点分行程交替地移动所述激光束的所述焦点，以便当所述束斑沿着所述光束行进图案前进时，随着时间的推移沿着横向于所述顶表面定向的维度周期性地改变所述激光束的焦距，其中，所述焦点分行程中的每一个具有所述焦点在其间移动的最大焦点位置和最小焦点位置，并且其中，所述焦点以在10Hz至6000Hz的范围内的频率沿着一系列焦点分行程交替地移动。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述一系列焦点分行程的过程中，所述最大焦点位置和所述最小焦点位置保持恒定。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述焦点的位置被振荡，使得所述激光束的所述焦距作为时间的函数周期性地变化。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，对于每个焦点分行程，当从所述最大焦点位置移动到所述最小焦点位置或从所述最小焦点位置移动到所述最大焦点位置时，所述焦点沿着横向于所述顶表面定向的维度跟随线性轨迹。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，对于每个焦点分行程，当从所述最大焦点位置移动到所述最小焦点位置或从所述最小焦点位置移动到所述最大焦点位置时，所述焦点沿着横向于所述顶表面定向的维度跟随波状轨迹。

9.根据权利要求4所述的方法，其中，相对于所述工件叠层的所述顶表面，所述分行程中的每一个的所述最大焦点位置在+100mm和-90mm之间，所述分行程中的每一个的所述最小焦点位置在+90mm和-100mm之间。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述束斑下方且在所述熔融金属焊接池内产生匙孔。