激光焊接方法
阅读：559发布：2020-05-12
专利汇可以提供激光焊接方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 激光 焊接 方法，包括步骤：将第一待焊接板贴合于第二待焊接板的 侧壁 ，并使第二待焊接板的侧壁至少部分露出，第二待焊接板露出的侧壁与第一待焊接板的侧壁构成焊接空间；采用连续 激光焊接 法将激光对准所述第一待焊接板的侧壁进行焊接处理并沿所述第一待焊接板的侧壁的长度方向移动，以在所述焊接空间填充材料形成 焊缝 ；激光的出射方向与第一待焊接板的侧壁的 角 度为10°～20°。连续 激光器 提供的激光 能量 持续恒定，且将两待焊接板搭接，不拼实构成给焊缝预留的焊接空间，使得形成的焊缝与 母材 过渡得光滑平整，无需打磨，省去了打磨工序，缩短了生产周期，避免了打磨色差大以及打磨产生粉尘危害健康的问题，进而降低了生产成本，提高了生产效率。，下面是激光焊接方法专利的具体信息内容。
1.一种激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将第一待焊接板贴合于第二待焊接板的侧壁，并使所述第二待焊接板的侧壁至少部分露出于所述第一待焊接板，所述第二待焊接板露出的侧壁与所述第一待焊接板的侧壁构成焊接空间；
(2)采用连续激光焊接法将激光对准所述第一待焊接板的侧壁进行焊接处理并沿所述第一待焊接板的侧壁的长度方向移动，以在所述焊接空间填充材料形成焊缝；所述激光的出射方向与所述第一待焊接板的侧壁的角度为10°～20°。
2.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述第二待焊接板的侧壁露出于所述第一待焊接板的厚度为所述第二待焊接板的侧壁总厚度的1/4～1/2。
3.如权利要求2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述第二待焊接板的侧壁露出于所述第一待焊接板的厚度为所述第二待焊接板的侧壁总厚度的1/3。
4.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述第二待焊接板与所述第一待焊接板垂直设置，并相互贴合形成所述焊接空间。
5.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：
开启激光器且将所述激光对准所述第一待焊接板的侧壁进行焊接处理，并使所述激光沿所述第一待焊接板的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部时，控制所述激光器关闭并结束焊接。
6.如权利要求5所述的激光焊接方法，其特征在于，所述步骤(2)所采用的激光器为光纤激光器，所述激光器具有第一功率档位及第二功率档位，所述第一功率档位的功率为
1400～1600W，所述第二功率档位的功率为1000～1200W；在所述激光沿所述第一待焊接板的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部的时间范围内，所述激光器于所述第一功率档位工作；在到达所述另一端部时，切换功率档位至所述第二功率档位，使所述激光器于所述第二功率档位工作，再控制所述激光器关闭并结束焊接。
7.如权利要求6所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光器于所述第二功率档位工作的时间为0.04s～0.1s。
8.如权利要求7所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光器于所述第二功率档位工作的时间为0.06s，所述第一功率档位的功率为1500W，所述第二功率档位的功率为1200W。
9.如权利要求6所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光器采用的光纤的直径为
500μm，所述激光器采用的准直镜和聚焦镜的焦距分别为150mm和200mm。
10.如权利要求1～9任一项所述的激光焊接方法，其特征在于，所述第二待焊接板及所述第一待焊接板均为钢板，所述焊缝由所述第二待焊接板露出的侧壁及所述第一待焊接板的侧壁被所述激光熔化形成的金属液凝固而成。
激光焊接方法
技术领域
背景技术
[0002] 目前，在厨电行业中一般使用的焊机是脉冲式的。如在吸油烟机中使用的不锈钢等工件，采用脉冲式激光焊机输出不连续的激光，形成的焊缝由一个一个的焊点重叠而成，焊缝不平整、不光滑；或使用连续激光焊接拼实的待焊接板，这样很容易使焊缝过于饱满，进而需要对焊缝打磨拉丝处理来改善工件的表面品质。然而打磨后工件的色差大，工件的一致性差，而且打磨人工成本高，同时打磨过程伴随大量金属粉尘的产生从而危害人体健康。
发明内容
[0003] 基于此，有必要提供一种无需打磨、焊缝与母材过渡光滑的激光焊接方法。
[0004] 一种激光焊接方法，包括以下步骤：
[0005] (1)将第一待焊接板贴合于第二待焊接板的侧壁，并使所述第二待焊接板的侧壁至少部分露出于所述第一待焊接板，所述第二待焊接板露出的侧壁与所述第一待焊接板的侧壁构成焊接空间；
[0006] (2)采用连续激光焊接法将激光对准所述第一待焊接板的侧壁进行焊接处理并沿所述第一待焊接板的侧壁的长度方向移动，以在所述焊接空间填充材料形成焊缝；所述激光的出射方向与所述第一待焊接板的侧壁的角度为10°～20°。
[0007] 上述激光焊接方法，采用连续激光器提供的激光能量持续恒定，且将两待焊接板搭接，不拼实构成给焊缝预留的焊接空间，使得形成的焊缝与母材过渡得光滑平整，避免了使用连续激光焊接拼实的待焊接板导致焊缝过于饱满的问题；此外控制激光出射的角度避免了激光沿光路返回造成激光出射头损害进而影响出光质量的问题，因此避免出光质量不稳定导致影响焊缝平整的问题。如此该激光焊接方法形成的焊缝与母材过渡光滑，且与待焊接板结合平整，无需打磨，省去了打磨工序，缩短了生产周期，避免了打磨色差大以及打磨产生粉尘危害健康的问题，进而降低了生产成本，提高了生产效率。
[0008] 在其中一个实施例中，所述第二待焊接板的侧壁露出于所述第一待焊接板的厚度为所述第二待焊接板的侧壁总厚度的1/4～1/2。
[0009] 在其中一个实施例中，所述第二待焊接板的侧壁露出于所述第一待焊接板的厚度为所述第二待焊接板的侧壁总厚度的1/3。
[0010] 在其中一个实施例中，所述第二待焊接板与所述第一待焊接板垂直设置，并相互贴合形成所述焊接空间。
[0011] 在其中一个实施例中，所述步骤(2)包括以下步骤：
[0012] 开启激光器且将所述激光对准所述第一待焊接板的侧壁进行焊接处理，并使所述激光沿所述第一待焊接板的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部时，控制所述激光器关闭并结束焊接。
[0013] 在其中一个实施例中，所述步骤(2)所采用的激光器为光纤激光器，所述激光器具有第一功率档位及第二功率档位，所述第一功率档位的功率为1400～1600W，所述第二功率档位的功率为1000～1200W；在所述激光沿所述第一待焊接板的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部的时间范围内，所述激光器于所述第一功率档位工作；在到达所述另一端部时，切换功率档位至所述第二功率档位，使所述激光器于所述第二功率档位工作，再控制所述激光器关闭并结束焊接。
[0014] 在其中一个实施例中，所述激光器于所述第二功率档位工作的时间为0.04s～0.1s。
[0015] 在其中一个实施例中，所述激光器于所述第二功率档位工作的时间为0.06s，所述第一功率档位的功率为1500W，所述第二功率档位的功率为1200W。
[0016] 在其中一个实施例中，所述激光器采用的光纤的直径为500μm，所述激光器采用的准直镜和聚焦镜的焦距分别为150mm和200mm。
[0018] 图1为一实施方式的激光焊接方法的示意图；
[0019] 图2为采用实施例1的激光焊接方法焊接后的结构示意图；
[0020] 图3为采用对比例1的激光焊接方法焊接后的结构示意图。
具体实施方式
[0021] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0022] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0023] 如图1所示，本发明一实施方式的激光焊接方法，包括以下步骤。
[0024] 步骤S1：将第一待焊接板10贴合于第二待焊接板20的侧壁，并使第二待焊接板20的侧壁至少部分露出于第一待焊接板10，第二待焊接板20露出于第一待焊接板10的侧壁与第一待焊接板10的侧壁构成焊接空间30。
[0025] 将两个待焊接板搭接，不拼实构成给焊缝预留的焊接空间30，使得形成的焊缝与母材过渡得光滑平整，避免了使用连续激光焊接拼实的待焊接板导致焊缝过于饱满的问题。此处母材是指经过焊接处理后的待焊接板。
[0026] 此外步骤S2中激光40对准第一待焊接板10的侧壁，可使形成焊缝的材料沿第二待焊接板20流动至第一待焊接板10与第二待焊接板20之间贴合的间隙。
[0027] 优选的，第一待焊接板10与第二待焊接板20垂直设置，并相互贴合形成焊接空间30。
[0028] 在其中一个实施例中，第二待焊接板20的侧壁露出于第一待焊接板10的厚度为第二待焊接板20的侧壁总厚度的1/4～1/2。在该条件下有利于进一步提高焊缝表面形貌的美观度。
[0029] 优选地，第二待焊接板20的侧壁露出于第一待焊接板10的厚度为第二待焊接板20的侧壁总厚度的1/3。
[0030] 在其中一个实施例中，第二待焊接板20的侧壁总厚度为0.4～0.8mm，第一待焊接板10的厚度为0.4～0.8mm。优选地，第二待焊接板20的侧壁总厚度为0.6mm，第一待焊接板10的厚度为0.6mm。
[0031] 在其中一个实施例中，在第一待焊接板10贴合于第二待焊接板20的侧壁时，第二待焊接板20的侧壁与第一待焊接板10之间贴合的间隙不超过0.1mm。避免缝隙太大导致焊缝塌陷或形成孔洞。具体地，可使用夹具控制第二待焊接板20与第一待焊接板10之间的间隙。
[0033] 步骤S2：采用连续激光焊接法将激光40对准第一待焊接板10的侧壁进行焊接处理并沿第一待焊接板10的侧壁的长度方向移动，以在焊接空间30填充材料形成焊缝；激光的出射方向与第一待焊接板10的侧壁的角度α为10°～20°。
[0034] 采用连续激光器提供的激光能量持续恒定；且激光焊接的时候会产生大量的飞溅，因此如果激光出射头不倾斜或者是倾斜角度过小的话，飞溅会直接打到激光40的出射头的保护镜片上从而影响后续的出光质量。而如果倾斜角度过大，会使光斑呈椭圆形，增大光斑，降低激光的能量密度，引起各处离焦量差别很大，从而各处能量密度相差很大，影响焊接效果。在该角度范围能保证焊缝与母材过渡光滑平整，达到较好的焊接效果。
[0035] 如此该激光焊接方法形成的焊缝与母材过渡光滑，且与待焊接板结合平整，无需打磨，省去了打磨工序，缩短了生产周期，避免了打磨色差大以及打磨产生粉尘危害健康的问题，进而降低了生产成本，提高了生产效率。
[0036] 优选地，激光40对准第一待焊接板10的侧壁以使激光40的光斑对准第一待焊接板10的侧壁的棱角线。由于激光40的光斑中心温度最高，激光40对准第一待焊接板10的棱角线，能使棱角线处的材料先熔化，使焊缝与母材之间能够更圆滑地过渡。
[0037] 优选地，激光40的出射方向与第一待焊接板10的侧壁的角度α为12.5°。
[0038] 在其中一个实施例中，步骤S2包括以下步骤：开启激光器且将激光40对准焊接空间30进行焊接处理，并使激光40沿第一待焊接板10的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部时，激光器关闭，结束焊接。如此在将该两个待焊接板焊接时通过一次开启激光器处理，进一步保证了焊缝的光滑性。
[0039] 具体在本实施例中，步骤S2所采用的激光器为光纤激光器，该激光器具有第一功率档位及第二功率档位，第一功率档位的功率为1400～1600W，第二功率档位的功率为1000～1200W；在激光40沿第一待焊接板10的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部的时间范围内，激光器于第一功率档位工作；在到达另一端部时，切换功率档位至第二功率档位，使激光器于第二功率档位工作，再控制激光器关闭并结束焊接。如此避免了关闭激光器的瞬间造成的焊缝收尾弧坑缺陷，进而保证了焊缝平整、光滑。
[0040] 具体地，激光器的功率可通过对激光器预先设置的功率变化曲线控制。
[0041] 在其中一个实施例中，激光器采用的光纤的直径为500μm，激光器采用的准直镜和聚焦镜的焦距分别为150mm和200mm。聚焦透镜的焦距过长或过短，会使光斑的直径过大或过小。准直镜的焦距过大或过小，会使光斑过小或过大。因此在该条件下，有利于激光功率密度的稳定，不会出现光斑过大或过小会影响激光功率密度的问题。
[0042] 在其中一个实施例中，第一待焊接板10及第二待焊接板20的厚度均为0.5～0.8mm。激光器于第二功率档位工作的时间为0.04s～0.1s。优选地，第二待焊接板20的侧壁总厚度为0.6mm，第一待焊接板10的厚度为0.6mm。优选地，激光器于第二功率档位工作的时间为0.06s。优选地，第一功率档位的功率为1500W，第二功率档位的功率为1200W。
[0043] 优选地，焊接处理的焊接速度为3.5～7m/min，也即激光40沿第一待焊接板10的侧壁的长度方向的移动速度。可以理解，在其他实施例中也可以根据实际情况或经验决定何时关闭激光40结束焊接。也可在一次焊接处理过程中根据实际要求，通过多次切换激光40的功率从而使得焊缝形貌更美观。
[0044] 具体在本实施例中，第二待焊接板20及第一待焊接板10均为钢板，焊缝由第二待焊接板20露出的侧壁及第一待焊接板10的侧壁被激光熔化形成的金属液凝固而成。如此无需添加焊料，充分利用已有的材料形成焊缝，而且避免了焊缝过于饱满的问题。可以理解，可在焊接空间30的全部或部分空间填充材料形成焊缝。
[0045] 在其中一个实施例中，离焦量为+15mm，氩气流量为5～8L/min。在该工艺条件下，工艺参数设置的合理，不会出现过于饱满或缺少流动的熔融金属的现象，从而进一步保证了焊缝的光滑和平整。例如离焦量为-15mm时，会出现高浓度气体使金属液运动至焊接空间30的边缘，而在中心形成凹陷。
[0046] 优选地，焊接处理的焊接速度为3.2m/min，氩气流量为7L/min。
[0047] 可以理解，在步骤S1之前还包括将第一待焊接板10和第二待焊接板20进行清洁的步骤，确保焊接处干净、无油污，以减少焊接气孔的产生。具体地，可采用清洁布沾有清洁溶液擦拭干净。
[0048] 上述激光焊接方法，给吸油烟机等需要焊接的部件提供了一种焊接方法。该激光焊接方法，形成的焊缝与母材过渡光滑、没有台阶感，且与待焊接板结合平整，无需打磨，省去了打磨工序，缩短了生产周期，避免了打磨色差大以及打磨产生粉尘危害健康的问题，进而降低了成本，提高了生产效率。
[0049] 以下为具体实施例。
[0050] 实施例1
[0051] 将第一待焊接板10和第二待焊接板20清洁干净。其中第一待焊接板10和第二待焊接板20均为厚0.6mm的不锈钢板。
[0052] 将第一待焊接板10贴合于第二待焊接板20的侧壁，控制第二待焊接板的侧壁与第一待焊接板之间的缝隙不超过0.1mm。并使第二待焊接板20的侧壁的1/3露出于第一待焊接板10，第二待焊接板20的侧壁与第一待焊接板10构成焊接空间30。
[0053] 采用连续激光焊接法将激光40对准第一待焊接板10的侧壁进行焊接处理，且激光40的光斑对准第一待焊接板10的侧壁的棱角线，并沿第一待焊接板10的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部，第二待焊接板20露出的侧壁及第一待焊接板10的侧壁熔化并填充在焊接空间30的部分空间形成焊缝。采用的光纤的直径为500μm，采用的准直镜和聚焦镜的焦距分别为150mm和200mm。其中激光40的出射方向与第二待焊接板20的侧壁的角度为
77.5°。焊接处理包括：开启激光于第一功率档位工作，第一功率档位的功率为1500W、焊接速度为3.2m/min、离焦量为+15mm、氩气流量为7L/min～10L/min；在移动至另一端部时，切换至第二功率档位工作：第二功率档位的功率为1200W、焊接速度为3.2m/min、离焦量为+
15mm、氩气流量为7L/min～10L/min下进行焊接0.06s后，焊接结束。
77.5°。焊接处理包括：开启激光于第一功率档位工作，第一功率档位的功率为1500W、焊接速度为3.2m/min、离焦量为+15mm、氩气流量为7L/min～10L/min；在移动至另一端部时，切换至第二功率档位工作：第二功率档位的功率为1200W、焊接速度为3.2m/min、离焦量为+
15mm、氩气流量为7L/min～10L/min下进行焊接0.06s后，焊接结束。
[0054] 实施例2
[0055] 将第一待焊接板10和第二待焊接板20清洁干净。其中第一待焊接板10和第二待焊接板20均为厚0.8mm的不锈钢板。
[0056] 将第一待焊接板10贴合于第二待焊接板20的侧壁，并使第二待焊接板20的侧壁的1/2露出于第一待焊接板10，第二待焊接板20的侧壁与第一待焊接板10构成焊接空间30。
[0057] 采用连续激光焊接法将激光40对准第一待焊接板10的侧壁进行焊接处理，且激光40的光斑对准第一待焊接板10的侧壁的棱角线，并沿第一待焊接板10的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部，第二待焊接板20露出的侧壁及第一待焊接板10的侧壁熔化并填充在焊接空间30的部分空间。激光采用的光纤的直径为500μm，采用的准直镜和聚焦镜的焦距分别为150mm和200mm。其中激光40的出射方向与第二待焊接板20的侧壁的角度为70°。焊接处理包括以下阶段：开启激光于第一功率档位工作，第一功率档位的功率为1600W、焊接速度为2m/min、离焦量为+15mm、氩气流量为5L/min；在移动至另一端部时，切换至第二功率档位工作：第二功率档位的功率为1100W、焊接速度为2m/min、离焦量为15mm、氩气流量为5L/min下进行焊接0.04s后，直至焊接结束。
[0058] 实施例3
[0059] 将第一待焊接板10和第二待焊接板20清洁干净。其中第一待焊接板10和第二待焊接板20均为厚度为0.4mm的不锈钢板。
[0060] 将第一待焊接板10贴合于第二待焊接板20的侧壁，并使第二待焊接板20的侧壁的1/4露出于第一待焊接板10，第二待焊接板20的侧壁与第一待焊接板10构成焊接空间30。
[0061] 采用连续激光焊接法将激光40对准第一待焊接板10的侧壁进行焊接处理，且激光40的光斑对准第一待焊接板10的侧壁的棱角线，并沿第一待焊接板10的侧壁的长度方向从一端部移动至另一端部，第二待焊接板20露出的侧壁及第一待焊接板10的侧壁熔化并填充在焊接空间30形成焊缝。激光采用的光纤的直径为500μm，采用的准直镜和聚焦镜的焦距分别为150mm和200mm。其中激光40的出射方向与第二待焊接板20的侧壁的角度为80°。焊接处理包括：开启激光于第一功率档位工作，第一功率档位的功率为1200W、焊接速度为5m/min、离焦量为+15mm、氩气流量为8L/min～12L/min；在移动至另一端部时，切换至第二功率档位工作：第二功率档位的功率为1000W、焊接速度为5m/min、离焦量为+15mm、氩气流量为8L/min～12L/min下进行焊接1s后，焊接结束。
[0062] 对比例1
[0063] 对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于，将第一待焊接板10贴合于第二待焊接板20的侧壁，且第二待焊接板20的侧壁不露出于第一待焊接板10，焊接时对准第一待焊接板10与第二待焊接板20贴合处的缝隙。
[0064] 对比例2
[0065] 对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于，激光的出射方向与所述第二待焊接板的侧壁的角度为88°。
[0066] 对比例3
[0067] 对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于，所述激光的功率从开启至关闭均为1200W。
[0068] 参照图2，采用实施例1的激光焊接方法形成的焊缝，光滑、平整，焊缝与母材之间光滑连接，没有台阶感。实施例2～4的结果类似。
[0069] 参照图3，采用对比例1的激光焊接方法形成的焊缝过于饱满、突出、粗糙、不美观，且与母材连接有明显的台阶感。对比例2，出射激光与待焊接板的角度接近垂直，光斑过小，焊缝与母材之间连接的角度有凹坑、不光滑。对比例3，激光功率一直保持不变，会使焊缝收尾部分有明显的凹陷，外观与前一阶段明显不一致，导致焊缝美观度不佳。
[0070] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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