CN103801831A - 脉冲激光焊接装置及脉冲激光焊接方法 - Google Patents

脉冲激光焊接装置及脉冲激光焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种脉冲激光焊接装置及脉冲激光焊接方法，所述脉冲激光焊接装置包括控制单元、种子激光单元、脉冲调节单元和激光发射单元，所述种子激光单元与所述控制单元、脉冲调节单元连接，所述种子激光单元向所述脉冲调节单元发射种子激光，所述脉冲调节单元与所述控制单元连接以根据所述控制单元的信号调节所述种子激光的脉冲，所述激光发射单元与所述脉冲调节单元连接以将调节后的激光发射至焊接位置。本发明所提供的脉冲激光焊接装置和脉冲激光焊接方法，可以使焊接处熔化的金属能够较充分地结晶，从而使焊缝的强度较高。

Description

脉冲激光焊接装置及脉冲激光焊接方法
技术领域
本发明涉及激光焊接领域，具体涉及一种脉冲激光焊接装置及脉冲激光焊接方法。
背景技术
近年来，激光已被广泛应用于制造业，特别是焊接、切割和表面处理等领域。由于精度高、速度快，且工件上的热应变较小，因此激光焊接技术在焊接领域具有越来越重要的地位。在一些金属件的焊接时，现有技术往往是向焊接处持续发射一定时间长度的激光来将金属熔化，然后停止发射激光，使金属冷却，从而完成焊接。但是，由于焊接处的金属骤冷骤热，因此冷却时结晶不好，导致焊缝的强度不高，影响了焊接质量。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种焊接质量较高的脉冲激光焊接装置和脉冲激光焊接方法。
本发明一方面提供一种脉冲激光焊接装置，其包括控制单元、种子激光单元、脉冲调节单元和激光发射单元，所述种子激光单元与所述控制单元、脉冲调节单元连接，所述种子激光单元向所述脉冲调节单元发射种子激光，所述脉冲调节单元与所述控制单元连接以根据所述控制单元的信号调节所述种子激光的脉冲，所述激光发射单元与所述脉冲调节单元连接以将调节后的激光发射至焊接位置。
优选地，所述调节后的激光在第一阶段具有脉宽T1和脉冲间隔为T2，在第二阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T2，在第三阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T4，所述脉宽T3小于所述脉宽T1，所述脉冲间隔T4大于所述脉冲间隔T2。
优选地，所述第一阶段、第二阶段、第三阶段的时间长度递增。
优选地，所述脉冲调节单元包括激光谐振腔，所述脉冲调节单元根据所述控制单元的信号调节所述激光谐振腔的腔长。
优选地，还包括准直单元，所述准直单元与所述激光发射单元连接以使所述激光发射单元对准焊接位置。
本发明另一方面还提供一种脉冲激光焊接方法，其包括如下步骤：
产生种子激光；
对所述种子激光的脉冲进行调节；
将调节后的激光发射至焊接位置进行焊接。
优选地，所述调节后的激光在第一阶段具有脉宽T1和脉冲间隔为T2，在第二阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T2，在第三阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T4，所述脉宽T3小于所述脉宽T1，所述脉冲间隔T4大于所述脉冲间隔T2。
优选地，所述第一阶段、第二阶段、第三阶段的时间长度递增。
本发明所提供的脉冲激光焊接装置和脉冲激光焊接方法，可以使焊接处熔化的金属能够较充分地结晶，从而使焊缝的强度较高。
附图说明
图1是本发明实施例的脉冲激光焊接装置的结构示意图。
图2是本发明实施例在焊接时发射的激光的脉冲示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考请参考图1，本发明实施例提供一种脉冲激光焊接装置10，其包括控制单元10、种子激光单元12、脉冲调节单元13和激光发射单元14。
种子激光单元12与控制单元11、脉冲调节单元13连接。当开始焊接时，种子激光单元12根据控制单元11的控制指令向脉冲调节单元13发射种子激光，种子激光为脉冲激光，具有固定的脉宽和脉冲间隔。
脉冲调节单元13与控制单元11连接以根据控制单元11的信号调节种子激光的脉冲。具体来说，控制单元11可以存储预定的控制策略，并根据该控制策略向脉冲调节单元13发出控制信号。脉冲调节单元13根据控制信号调节种子激光的脉宽和脉冲间隔，并将调节后的激光发射至激光发射单元14。
激光发射单元14与脉冲调节单元13连接，接收脉冲调节单元13发射过来的激光，并发射至焊接件20的焊接位置，进行焊接。
本发明实施例提供的脉冲激光焊接装置10，通过设置脉冲调节单元13，因此在对金属件进行焊接时，可以通过调节激光的脉冲，使在焊接的初始阶段将金属快速熔化，然后逐步降温使其冷却，可以使冷却的金属结晶充分，焊缝强度较高。
请参考图2，在一优选实施例中，调节后的激光在第一阶段具有脉宽T1和脉冲间隔为T2，在第二阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T2，在第三阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T4，脉宽T3小于脉宽T1，脉冲间隔T4大于脉冲间隔T2。在第一阶段，激光脉宽较宽，使金属快速熔化；在第二阶段，激光脉宽变窄，焊缝处温度降低；第三阶段，脉冲间隔变大，焊缝处温度进一步降低，最后停止发射激光，待金属件完全冷却后完成焊接。由于通过第二阶段和第三阶段逐步降温，使得熔化的金属可以充分结晶，因此焊缝的强度较高。
在一优选实施例中，第一阶段、第二阶段、第三阶段的时间长度递增，也即快速加热时间短、降温过程时间长，可以使熔化的金属充分结晶。
在一优选实施例中，脉冲调节单元13包括激光谐振腔，脉冲调节单元13根据控制单元11的信号调节激光谐振腔的腔长。激光谐振腔一般是由两个间隔一定距离的激光腔片构成，可以通过调节两个激光腔片之间的距离来调节激光谐振腔的腔长。
在一优选实施例中，该脉冲激光焊接装置10还包括准直单元15，准直单元15与激光发射单元14连接以使激光发射单元14对准焊接位置。
本发明实施例还提供一种脉冲激光焊接方法，其包括如下步骤：
产生种子激光，种子激光为脉冲激光，具有固定的脉宽和脉冲间隔；
对种子激光的脉冲进行调节；
将调节后的激光发射至焊接位置进行焊接。
本发明实施例提供的脉冲激光焊接方法，在对金属件进行焊接时，可以通过调节激光的脉冲，使在焊接的初始阶段将金属快速熔化，然后逐步降温使其冷却，可以使冷却的金属结晶充分，焊缝强度较高。
在一优选实施例中，调节后的激光在第一阶段具有脉宽T1和脉冲间隔为T2，在第二阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T2，在第三阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T4，脉宽T3小于脉宽T1，脉冲间隔T4大于脉冲间隔T2。在第一阶段，激光脉宽较宽，使金属快速熔化；在第二阶段，激光脉宽变窄，焊缝处温度降低；第三阶段，脉冲间隔变大，焊缝处温度进一步降低，最后停止发射激光，待金属件完全冷却后完成焊接。由于通过第二阶段和第三阶段逐步降温，使得熔化的金属可以充分结晶，因此焊缝的强度较高。
在一优选实施例中，第一阶段、第二阶段、第三阶段的时间长度递增，也即快速加热时间短、降温过程时间长，可以使熔化的金属充分结晶。
如上所述，本发明实施例所提供的脉冲激光焊接装置和脉冲激光焊接方法，可以使焊接处熔化的金属能够较充分地结晶，从而使焊缝的强度较高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脉冲激光焊接装置，其特征在于，包括控制单元、种子激光单元、脉冲调节单元和激光发射单元，所述种子激光单元与所述控制单元、脉冲调节单元连接，所述种子激光单元向所述脉冲调节单元发射种子激光，所述脉冲调节单元与所述控制单元连接以根据所述控制单元的信号调节所述种子激光的脉冲，所述激光发射单元与所述脉冲调节单元连接以将调节后的激光发射至焊接位置。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光焊接装置，其特征在于，所述调节后的激光在第一阶段具有脉宽T1和脉冲间隔为T2，在第二阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T2，在第三阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T4，所述脉宽T3小于所述脉宽T1，所述脉冲间隔T4大于所述脉冲间隔T2。
3.根据权利要求2所述的脉冲激光焊接装置，其特征在于，所述第一阶段、第二阶段、第三阶段的时间长度递增。
4.根据权利要求1所述的脉冲激光焊接装置，其特征在于，所述脉冲调节单元包括激光谐振腔，所述脉冲调节单元根据所述控制单元的信号调节所述激光谐振腔的腔长。
5.根据权利要求1所述的脉冲激光焊接装置，其特征在于，还包括准直单元，所述准直单元与所述激光发射单元连接以使所述激光发射单元对准焊接位置。
6.一种脉冲激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
产生种子激光；
对所述种子激光的脉冲进行调节；
将调节后的激光发射至焊接位置进行焊接。
7.根据权利要求6所述的脉冲激光焊接方法，其特征在于，所述调节后的激光在第一阶段具有脉宽T1和脉冲间隔为T2，在第二阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T2，在第三阶段具有脉宽T3和脉冲间隔T4，所述脉宽T3小于所述脉宽T1，所述脉冲间隔T4大于所述脉冲间隔T2。
8.根据权利要求7所述的脉冲激光焊接方法，其特征在于，所述第一阶段、第二阶段、第三阶段的时间长度递增。
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