專利名稱：一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法及焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光焊接領(lǐng)域，尤其涉及一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法及焊 接裝置。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，激光焊接工藝越來越多地受到重視，并應(yīng)用于各行
各業(yè)中，采用大功率激光器進(jìn)行焊接的需求越來越多。然而，YAG激光器的光 電轉(zhuǎn)化效率約3%, C02激光器的光電轉(zhuǎn)化效率只有10%左右，因此導(dǎo)致能源 利用率4氐，加工成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法，旨在解決 現(xiàn)有的大功率激光焊接中能源利用率低、加工成本高的問題。
本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法，所述方法 包括下述步驟
電弧作用于待焊工件形成電弧熔池；
中小功率的激光輻射于所述電弧熔池并形成鎖孔；
所述電弧作用于所述激光，所述激光吸收率增加，所述鎖孔穩(wěn)定；
所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電弧與所述激光在所述待焊工件表面的水 平距離隨著所述待焊工件厚度的增大而增大。
其中，所述電弧與所述激光在所述待焊工件表面的水平距離為0.5-5mm。 在本發(fā)明實(shí)施例中，所述電弧與所述激光之間的夾角小于等于30度。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述中小功率的激光的功率為50-1000W,所述
電弧的電流為20-300A。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電弧為鴒極氬弧、熔化極氣體或等離子弧。 作為本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例，所述激光與所述電弧的復(fù)合方式為同軸復(fù)合或
旁軸復(fù)合。
本發(fā)明實(shí)施例的另一目的還在于提供一種焊接裝置，所述焊接裝置包括 電弧焊槍以及中小功率激光器；所述電弧焊槍在接通電源時(shí)產(chǎn)生電弧；所述電 弧作用于待焊工件形成電弧熔池；所述中小功率激光器發(fā)射中小功率的激光； 所述激光輻射于所述電弧熔池并形成鎖孔；所述電弧作用于所述激光，所述激 光吸收率增加，所述鎖孔穩(wěn)定；所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電弧焊槍為鎢極氬弧焊槍、熔化極電弧焊 槍或等離子弧焊槍。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述激光器為光纖激光器。
本發(fā)明提供的激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法采用電弧和中小功率的激光作 為復(fù)合熱源，通過激光與電弧的相互作用使得焊縫熔深增大，寬度增加，達(dá)到 了千瓦級高功率激光器的焊接效果，提高了能源利用率、降低了加工成本。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法的實(shí)現(xiàn)流程
圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的采用激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法進(jìn)行焊接的 焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí) 施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法采用電弧和中小功率的 激光作為復(fù)合熱源，通過激光與電弧的相互作用使得焊縫熔深增大，寬度增加。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法的實(shí)現(xiàn)流程如圖1 所示，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下。
一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法包括下述步驟
在步驟S101中，電弧作用于待焊工件形成電弧熔池；
在步驟S102中，中小功率的激光輻射于電弧熔池并形成鎖孔；其中，中小 功率的激光的功率為50-1000W，電弧的電流為20-300A。
在步驟S103中，電弧作用于激光，激光吸收率增加，鎖孔穩(wěn)定；
在步驟S104中，激光控制電弧收縮，焊縫熔深增大。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電弧與激光在待焊工件表面的水平距離隨著所 述待焊工件厚度的增大而增大。其中，電弧與激光在待焊工件表面的水平距離
為0.5-5mm。
在本發(fā)明實(shí)施例中，采用電弧和中小功率的激光這兩種熱源有機(jī)結(jié)合，充 分發(fā)揮二者各自的獨(dú)特優(yōu)勢電弧的焊縫搭橋能力很強(qiáng)，激光輻射于電弧熔池 的前沿，增強(qiáng)了激光鎖孔的穩(wěn)定性；同時(shí)引入高光束質(zhì)量的中小功率激光，誘 導(dǎo)電弧急劇收縮，能量密度顯著增加，焊縫熔深、寬度明顯增加，可達(dá)到千瓦 級高功率激光焊接的效果，降低了加工成本，節(jié)約了電力資源。同時(shí)，電鄰4皮 激光"牢牢"控制，電弧穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)薄板的高速焊接。
圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的采用激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法進(jìn)行焊 接的焊接裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分， 詳述如下。
該焊接裝置包括中小功率激光器21以及電弧焊槍22;電弧焊槍22在接 通電源時(shí)產(chǎn)生電弧220,電弧220作用于待焊工件23形成電弧熔池；中小功率 激光器21發(fā)射中小功率的激光210，激光210輻射于電弧熔池并形成鎖孔；電 弧220作用于激光210，激光210吸收率增加，鎖孔穩(wěn)定；激光210控制電弧220收縮，焊縫熔深增大。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，中小功率激光器21為光纖激光器。光纖激光器 可以產(chǎn)生光束質(zhì)量非常好(光束因子M2〈.l)的激光210;功率密度很高，易形 成穩(wěn)定的鎖孔，同時(shí)焦深較大，對焊接高度敏感性較低。同時(shí)功率為50-1000W 的激光210光電轉(zhuǎn)化效率高，能量利用率高，設(shè)備易維護(hù)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，電弧220與激光210在4寺焊工件23表面的水平距離D 隨著待焊工件23厚度的增大而增大；其中，電弧220與激光210在待焊工件 23表面的水平3巨離D為0.5-5mm。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電弧220與激光210之間的夾角a小于等于30度。
在本發(fā)明實(shí)施例中，電弧焊槍22可以為鎢極氬弧焊槍、熔化極電弧焊槍或 等離子弧焊槍。電弧焊槍22產(chǎn)生的電弧220的電流為20-300A。
在本發(fā)明實(shí)施例中，激光210與電弧220的復(fù)合方式為同軸復(fù)合或旁軸復(fù) 合,在激光-電弧旁軸或同軸復(fù)合工藝中，電弧220具有很強(qiáng)的橋接能力，激光 210作用于電弧熔池的區(qū)域，形成穩(wěn)定的鎖孔，同時(shí)增加了激光210的利用率。
在本發(fā)明實(shí)施例中，引入電弧220作為熱源，避免了激光小光斑橋接能力 差的缺點(diǎn)，同時(shí)，激光210作用于電弧熔池區(qū)域，增大了對間隙的適應(yīng)性，同 時(shí)使得鎖孔更加穩(wěn)定；激光210使電弧220急劇收縮，能量密度增大，可達(dá)到 千瓦級高功率激光器的焊接效果，大大降低了加工成本，提高了能量利用率； 另外，激光210可以牢牢地控制電弧220，使得電弧220的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)， 可實(shí)現(xiàn)高速焊。
在本發(fā)明實(shí)施例中，可以根據(jù)待焊工件23的材料、熔深要求、裝配間隙調(diào) 整激光210的功率、電弧220的功率(電流與電壓之積)以及保護(hù)氣體的流量。
本發(fā)明實(shí)施例提供的激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法采用電弧和中小功率的 激光作為復(fù)合熱源，通過激光與電弧的相互作用使得焊縫熔深增大，寬度增加， 達(dá)到了千瓦級高功率激光器的焊接效果，提高了能源利用率、降低了加工成本。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟電弧作用于待焊工件形成電弧熔池；中小功率的激光輻射于所述電弧熔池并形成鎖孔；所述電弧作用于所述激光，所述激光吸收率增加，所述鎖孔穩(wěn)定；所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述電弧與所述激光在所述待 焊工件表面的水平距離隨著所述待焊工件厚度的增大而增大。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電弧與所述激光在所述待 焊工件表面的水平距離為0.5-5mm。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述電弧與所述激光之間的夾 角小于等于30度。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述中小功率的激光的功率為 50-1000W，所述電弧的電流為20-300A。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述電弧為鎢極氬弧、熔化極 電弧或等離子弧。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光與所述電弧的復(fù)合方 式為同軸復(fù)合或旁軸復(fù)合。
8、 一種焊接裝置，其特征在于，所述焊接裝置包括電弧焊槍以及中小功 率激光器；所述電弧焊槍在接通電源時(shí)產(chǎn)生電弧；所述電弧作用于待焊工件形 成電弧熔池；所述中小功率激光器發(fā)射中小功率的激光；所述激光輻射于所述 電弧熔池并形成鎖孔；所述電弧作用于所述激光，所述激光吸收率增加，所述 鎖孔穩(wěn)定；所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。
9、 如權(quán)利要求8所述的焊接裝置，其特征在于，所述電弧焊槍為鎢極氬弧 焊槍、熔化極電弧焊槍或等離子弧焊槍。
10、如權(quán)利要求8所述的焊接裝置，其特征在于，所述激光器為光纖激光<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
本發(fā)明適用于激光焊接領(lǐng)域，提供了一種激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法及焊接裝置；所述方法包括下述步驟電弧作用于待焊工件形成電弧熔池；中小功率的激光輻射于所述電弧熔池并形成鎖孔；所述電弧作用于所述激光，所述激光吸收率增加，所述鎖孔穩(wěn)定；所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。本發(fā)明提供的激光-電弧復(fù)合熱源焊接方法采用電弧和中小功率的激光作為復(fù)合熱源，通過激光與電弧的相互作用使得焊縫熔深增大，寬度增加，達(dá)到了千瓦級高功率激光器的焊接效果，提高了能源利用率、降低了加工成本。
文檔編號B23K28/00GK101549440SQ200910107260
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者朱寶華, 江柏霖, 覃高鵬, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司