[发明专利]一种高频振动激光自熔丝焊接方法

说明书

本发明公开一种高频振动激光自熔丝焊接方法，解决现有激光填丝焊的熔丝方法存在焊接效率低、送丝精度要求高、焊丝稳定性差、焊接参数控制复杂、间隙适应性差以及焊缝质量差的问题，本发明包括：将激光光斑聚焦在焊丝上，压电陶瓷制动器安装在焊丝末端；通入保护气体，启动激光器和压电陶瓷制动器，送丝速度5～10m/min，使激光束始终聚焦在焊丝上，从而实现激光自熔丝稳定液桥过渡焊接。

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，尤其涉及到一种高频振动激光自熔丝焊接方法。

背景技术

激光焊接与其它传统焊接工艺相比有着其独特的优势和特点。其中最主要的优势就是对能量输入的控制性比较精确，能够将激光束集中于非常狭小的区域，从而产生高能密度的集中热源，快速扫过焊缝，是一种优质、高效、高质的焊接方法。激光焊接目前越来越广泛地应用在汽车、航空航天等领域。

但是，激光光斑小，焊接要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移，允许的最大间隙不超过板厚的10％，因此大多数的激光焊接都是采用激光填丝焊工艺。有研究表明，激光填丝焊可以提高焊接间隙，降低焊接时装配精度。与激光自熔焊相比，激光填丝焊不仅可以保持激光焊固有的优点，还可以改善铝合金激光焊接的表面成形，提高接头的力学性能，防止裂纹产生。

激光填丝焊可以很好的解决装配精度对激光焊接应用的限制问题，但是多加了一个外部送丝装置，使得焊接参数的控制比较复杂，送丝精度要求严格，送丝速度与激光功率、焊接速度必须严格的相匹配。在激光填丝焊过程中，焊丝的稳定性以及对激光的反射性都会影响熔池的流动及激光能量的变化。

激光自熔丝焊接是一种新型的激光焊接技术，激光束直接作用于焊丝末端而不是母材，焊丝熔化带动薄壁母材熔化并耦合形成液态熔池完成间隙搭桥，进而冷却凝固形成焊缝，通过在焊丝末端添加压电陶瓷制动器，对高焊速下的熔池流动及凝固行为进行主动调控，增大激光焊对间隙的适应性，提高焊缝间隙宽容度。

发明内容

本发明是要解决现有激光填丝焊的熔丝方法存在焊接效率低、送丝精度要求高、焊丝稳定性差、焊接参数控制复杂、自间隙适应性差以及焊缝质量差的问题，而提出一种高频振动激光自熔丝焊接方法。

本发明高宽容度激光焊接工艺及过程智能控制方法，按以下步骤进行：

一、将激光光斑聚焦在焊丝上，压电陶瓷制动器安装在焊丝末端；二、通入保护气体，启动激光器和压电陶瓷制动器，送丝速度为 5～10m/min，使激光束始终聚焦在焊丝上，从而实现激光自熔丝焊接。

步骤二中通入保护气的流量为15～25L/min。

步骤二中焊接速度为5～10m/min。

步骤二中激光器的输出功率为1000W～6000W。

步骤二中压电陶瓷振动频率在50～2000HZ，振幅在0～100微米。

本发明采用激光自熔丝的方式，激光束直接作用于焊丝末端而不是母材，焊丝熔化带动薄壁母材熔化并耦合形成液态熔池完成间隙搭桥，进而冷却凝固形成焊缝，通过在焊丝末端添加压电陶瓷制动器，对高焊速下的熔池流动及凝固行为进行主动调控，增大激光焊对间隙的适应性，提高焊缝间隙宽容度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：