[发明专利]多波长输出的激光焊接装置及应用该装置的加工方法

说明书

本发明公开了一种多波长输出的激光焊接装置，可根据加工工件材料的不同选择适当波长组合，在应对不同材料的工件焊接加工时，根据需求选择最适宜的波长，提高了激光焊接的效率和焊接质量。将不同输出波长拟合到同一装置中，得到了一种结构紧凑、功能完善的激光器，解决了传统单一波长输出的激光器不能针对性地处理不同材料、加工效率和质量低的问题。还公开了一种加工方法，根据微焊接的需要选取合适的波长组合，工件对其中至少一种波长具有低反射和/或高吸收作用，先用此波长的激光束对工件表面进行预处理，待焊接工件表面温度升高、表面粗糙化，使得工件材料对其它波长激光束的反射率下降，吸收率上升，从而有效利用激光器输出的各个波长。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体地说涉及一种具有多波长输出的激光焊接装置及应用该激光焊接装置的加工方法。

背景技术

激光焊接是将高强度激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接，激光焊接是激光加工技术的重要应用方面之一，激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向工件内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数使工件熔化，然后将两工件熔接在一起。激光焊接技术具有高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的优点，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、生物医学微电子行业等领域得到了广泛应用。

目前，用于焊接的激光器通常包括一个激光光源，其输出单一波长的激光束，进行焊接，但是不同的加工工件对不同波长的激光吸收能力不同，使得单一波长的激光器焊接时可能存在工件材料对该波长的激光高反射、低吸收的问题，使得激光器的输出能量无法得到有效利用，从而导致激光焊接效率低、质量差，这种激光器无法根据不同材料调节输出的激光波长，应用范围较窄。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于传统激光器仅包括一个激光光源，激光焊接时仅能输出单一波长，无法针对不同材料有针对性地选取输出波长，导致激光焊接效率低、质量差，从而提出一种可输出至少两束不同波长激光束的激光焊接装置及利用该激光焊接装置进行激光加工的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种多波长输出的激光焊接装置，所述激光焊接装置包括沿激光光路顺次设置的多波长激光器、扩束机构、衍射光学元件、振镜、集束机构和载物机构，所述多波长激光器用于输出至少两束不同波长的激光束。

作为优选，不同波长的激光束同轴输出。

作为优选，所述不同波长的激光束包括红外激光束、绿光激光束、紫外激光束中的至少两种。

作为优选，不同波长的激光束以20ns-100μs的时间间隔依次输出。

作为优选，不同波长的激光束激光光斑完全重合或光斑间间隔10-60个光斑直径的距离。

作为优选，还包括控制机构，所述控制机构用于控制所述多波长激光器输出不同波长的激光束。

作为优选，所述扩束机构为激光扩束镜，所述集束机构为平凸透镜、双凸透镜或扫描透镜。

本发明还提供一种利用所述的多波长输出的激光焊接装置进行加工的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将待焊接工件固定于载物机构表面；

S2、根据待焊接工件的特性设定激光波长组合和参数；

S3、向工件表面发射第一波长的激光束，使工件表面温度升高至表面粗糙化；

S4、向工件表面发射第二波长的激光束，对焊接工件进行焊接。

作为优选，所述待焊接工件对所述第一波长的激光束反射率低、吸收率高。