CN109475980A - 激光焊接、包覆和/或增材制造***以及激光焊接、包覆和/或增材制造的方法 - Google Patents

Abstract

公开了激光焊接装置的***和方法。该激光焊接装置包括激光发生器(102)，其被配置成用于产生焊接型激光功率。透镜(104)在焊接型操作期间将焊接型激光功率聚焦在工件(118)上的焦点处以产生熔池。送丝器(123)被配置成将焊丝馈送到由激光发生器产生的熔池。激光扫描仪(106)在焊接型操作期间控制透镜以在工件上沿多个维度移动焊接型激光功率的焦点。在一些示例中，馈送焊丝用于增材制造过程。

Description

激光焊接、包覆和/或增材制造***以及激光焊接、包覆和/或 增材制造的方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2016年7月22日提交的美国临时专利申请序列号62/365,555和2017年7月20日提交的美国专利申请15/655,597的优先权和权益，其全部内容以引用方式并入本文中。

背景技术

焊接是一种工艺，其已在历史上成为节约成本的接合方法。焊接就其本质而言只是粘合两件母材的方式。激光焊接是一种用于通过使用激光接合多件金属的焊接技术。光束提供集中的热源，能够精确控制热输入和实现高焊接速度，产生低热量输入的焊缝和小的热影响区。在各种应用中，出于不同的目的可能需要填料金属，诸如填充间隙，强化接头，覆盖基板表面，构建目标或充当缓冲介质。可以通过预沉积层或通过馈送粉末或焊丝而将填充材料引入熔池中。

常规的基于激光的焊接工艺对填料金属使用固定光束。固定光束激光焊接***会导致强烈的局部热量，从而导致各种材料的损坏。因此，需要一种对常规的基于激光的焊接***作出改善的***和/或方法。

发明内容

本发明总体涉及激光焊接***、方法和设备。更具体地，本发明涉及激光焊接、包覆和/或增材制造***以及激光焊接、包覆和/或增材制造的方法，其采用连续馈送的电极丝，该电极丝被预热以用于激光焊接***和过程，基本上如结合至少一幅附图所示和描述，如权利要求中更完整地阐述。

附图说明

图1是根据本发明各方面的示例性激光焊接、包覆和/或增材制造***的示意图。

图2示出了根据本发明各方面的可由激光扫描仪使用以在工件上沿多个维度移动激光束的焦点的示例性图案。

图3A和图3B示出了根据本发明各方面的用图1的激光功率的焦点在工件上勾勒出的示例性叠加图案。

图4A示出了根据本发明各方面的固定激光束的光束路径和工件的截面图，而图4B示出了振荡激光束的示例性光束路径和工件的截面图。

图5A示出了根据本发明各方面的由固定激光束产生的焊接熔池，而图5B示出了由振荡激光束产生的示例性焊接熔池。

图6示出了根据本发明各方面的焊接熔池的示意图。

图7A至图7E示出了根据本发明各方面的由振荡激光束产生的示例性数据。

图8示出了根据本发明各方面的由固定激光束产生的示例性数据。

图9A示出了根据本发明各方面的与固定激光束相关联的示例性加热和冷却分布图，而图9B示出了与振荡激光束相关联的示例性加热和冷却分布图。

图10A示出了根据本发明各方面的与固定激光束相关的示例性加热和冷却分布图，而图10B示出了与振荡激光束相关联的示例性加热和冷却分布图。

图11A示出了根据本发明各方面的由固定激光束产生的熔池的示例性温度图，而图11B示出了由振荡激光束产生的熔池的示例性温度图。

图12A示出了根据本发明各方面的图2的示例性圆形图案，而图12B示出了用于控制激光功率和焦点的示例性控制波形。

图13A示出了根据本发明各方面的由固定激光束产生的凝固焊道的横截面图像，而图13B示出了由振荡激光束产生的凝固焊道的横截面图像。

图14表示根据本发明各方面的使用激光功率进行焊接、包覆和/或增材制造操作的示例性过程的流程图。

具体实施方式

所公开的示例***和方法可用于进行焊接、包覆、增材过程和/或其它类型的焊接型操作。特别地，所公开的示例包括相对于焊接路径在多个方向上旋转、振荡或以其它方式移动焊接型激光器(例如，发射有利于焊接、包覆等的光波长的激光器)的焦点，以控制焊接熔池的加热和/或冷却速度。在一些示例中，激光扫描仪以圆形轨迹(或其它几何形状)使激光焦点旋转。旋转的焦点在可控热量分布下将热量输入引入到熔池中。熔池内的对流得到改善。当需要大熔池时，激光强度可以保持在高水平，同时激光功率保持在低水平。相比之下，当在固定光束的情况下需要大熔池时，需要增加激光功率以保持一定的激光强度(激光强度＝激光功率/激光束尺寸)。旋转的焦点引起熔池的预热和后加热效应。

所公开的用于激光焊接和/或激光包覆的示例性方法可用于避免完工的焊缝中的凸起，其中焊缝凸起的顶部高过焊缝凸起的边缘。

当用于增材制造时，所公开的示例具有显著的优点。例如，本文公开的激光增材制造装置和过程使用焊丝，与使用粉末基材和/或粘合剂的增材制造相比，其导致更少的环境危害。当在增材制造中添加材料层时，所公开的示例比常规方法具有改善的稳定性。在示例中，总热输入大大减少，从而热变形和残余应力将减小。将熔池控制在相对较小的尺寸，以便可以大大改善塌陷和下垂问题。

为了促进对要求保护的技术的原理的理解并给出其当前理解的最佳操作模式，现在将参考附图中示出的示例，并且将使用特定语言来描述该示例。然而，将理解的是，并不意图限制所要求保护的技术的范围，在所示装置中作出这样的改变和进一步修改以及如本文所示的所要求保护的技术的原理的这种进一步应用被认为是通常对于所要求保护的技术所涉及的本领域技术人员要求保护的技术中发生是熟知的。

如本文所使用，词语“示例性”意味着用作示例、实例或说明。本文描述的示例不是限制性的，而仅是示例性的。应该理解的是，所描述的示例不一定被解释为比其它示例更优选或更具优势。此外，术语“示例”不要求本发明的所有示例包括所讨论的特征、优点或操作模式。

如本文所使用，送丝焊接型***是指能够进行焊接(例如，气体保护金属电弧焊(GMAW)、气体保护钨极电弧焊(GTAW)等)、钎焊、包覆、表面硬化和/或其它工艺的***，其中填料金属由馈送到工作位置(诸如电弧或焊接熔池)的焊丝提供。

如本文所使用，术语“焊接型操作”包括焊接操作和/或包覆操作。

如本文所使用，术语“增材制造”是指通过重复添加材料层并将材料层结合到先前层来构造工件或产品。所公开的示例可以用于使用焊丝(例如，实心焊丝、金属芯焊丝等)作为材料来进行增材制造，并且使用激光能量将焊丝结合到其它层(例如，将每个焊丝层焊接或以其它方式熔合到先前的层)。

如本文所使用，焊接型电源指的是当向其施加电力时能够提供焊接、包覆、等离子切割、感应加热、激光(包括激光焊接和激光包覆)、碳弧切割或刨削和/或电阻预热的任何装置，包括但不限于变压器-整流器、逆变器、转换器、谐振电源、准谐振电源、开关模式电源等，以及控制电路和与之相关的其它辅助电路。

如本文所使用，预热是指在焊丝的行进路径中出现焊弧和/或沉积之前加热焊丝。

图1是示例性激光焊接***100的示意图。与常规焊接和/或包覆操作相比，图1的示例性激光焊接***100能够通过改善熔池对流，增加间隙公差，减小孔隙率，细化晶粒尺寸，产生更小的热影响区，减少热变形，减少残余应力，使填充材料均匀分布在焊接或包覆缝中来改善焊接和/或包覆操作。

图1的示例性激光焊接***100包括激光加工头101、激光发生器102、透镜104、与激光扫描仪106集成的一个或多个光学器件105、焊丝加热器108、送丝器123，以及电源112。

激光发生器102基于从电源112接收的输入功率产生焊接型激光功率114(例如，定向光能)。激光发生器102可以是发光二极管型激光器或任何其它类型的激光发生器。如本文所使用，焊接型激光功率是指具有波长的激光功率，该波长适合于将能量传递给金属以进行焊接或包覆。

透镜104将焊接型激光功率114聚焦在工件118上的焦点116处。焊接型激光功率114加热工件118以在焊接和/或包覆操作期间产生熔池。送丝器123使用辊110将焊丝120(例如，填料焊丝、包覆材料、金属增材)馈送到由激光功率产生的熔池中。焊丝120熔化到熔池中。焊丝120可以从焊丝供给器122供给，焊丝供给器122例如为焊丝卷筒或焊丝供给滚筒。

焊丝加热器108在焊丝馈送路径(例如，焊丝供给器122和工件118之间)中在焊丝末端之前的位置(例如，焊丝接近熔池的焊丝端部)处预热焊丝120。在该示例中，预热过程称为热丝。示例性焊丝加热器108从电源112接收电力并使用电阻(例如，I₂R)加热，该电阻加热使电流通过焊丝120的一部分以通过焊丝120的电阻产生热量。然而，焊丝加热器120可以使用其它加热方法，诸如感应加热、红外加热和/或任何其它焊丝加热方法。在Scott等人的美国专利公开第2015/0083702号中描述了焊丝加热器108的示例性实现方式。美国专利公开第2015/0083702号的全部内容以引用方式并入本文中。

在焊接过程期间，激光扫描仪106(例如，通过透镜104)控制激光束以在焊接或包覆期间在工件118上沿多个维度移动焊接型激光功率114的焦点116。示例性激光扫描仪106可以是使用反射光学器件的任何类型的远程激光扫描头。图1的激光扫描仪106可以是具有反射光学器件的远程扫描头或具有透射光学器件的旋转楔形扫描仪，诸如LaserMechanisms公司出售的旋转楔形扫描仪。通过在多个方向上移动焦点116，激光扫描仪106可以在焊接时在横向方向上引起一个或多个有益效果，而不是仅在纵向方向上引起有益效果。可以在横向方向上引起的这种有益效果的示例包括横向搅拌或搅动熔池以改善填料混合，在熔池中在至少部分横向方向上产生热梯度以引起移动并改善熔池润湿，和/或通过控制热量集中的位置，在至少部分横向方向上控制熔池的加热和/或冷却速率。

激光扫描仪106被配置成相对于透镜104的参考点202根据某一图案移动焦点116。图2示出了可以由激光扫描仪106使用以在工件118上沿多个维度移动焦点116的示例性图案200。图2中所示的图案200是圆形图案，但也可以使用其它图案。然而，应该注意，可以使用任何期望的图案，并且激光扫描仪106可以尤其适于实现这些图案。期望的图案可以包括但不限于具有一条或多条直线和/或一条或多条曲线的图案。在一些实施例中，期望的图案可以包括图案中的中止或中断，诸如其中激光扫描仪106不移动焦点116的时间间隔。期望的图案可以包括圆形、椭圆形、Z字形、8字形、横向往复线、新月形、三角形、正方形、矩形、非线性图案、不对称图案、中止部分或其任何组合。如可以理解，可以针对特定焊缝和/或焊接位置使用图案或图案组合并对其进行优化。焦点116的移动和工件118与激光扫描仪106之间的相对移动(例如，通过使工件118逆着焊接方向204移动)使得焦点116在工件118上勾勒出叠加图案。可以使用激光扫描仪106通过激光勾勒出示例图案以搅动熔池。

在一些示例中，***100包括一个或多个气刀使激光扫描仪106(例如，激光扫描仪106的光学器件)保持清洁，和/或从靠近熔池的区域移除烟雾和/或飞溅物。

所公开的示例可用于进行增材过程。例如，经由激光扫描仪106由激光功率114勾勒出的图案可以以不同的图案和/或直径进行调节，以进行增材制造过程。在焊接、包覆和/或增材制造中，焊丝120在预热(例如，热)和/或未预热(例如，冷)温度下被供给到熔池。激光扫描仪106和/或激光发生器102控制激光功率114以充分地熔化焊丝120以将一焊丝120层熔合到下层，同时控制加热和/或冷却速率以避免不必要地熔化下层并避免使制成品不稳定。

如图2中所示，图案200包括在横向方向206(例如，横向于或垂直于焊缝或包覆路径208的方向)上的移动和在纵向方向210(例如，与焊缝或包覆路径208平行的方向)上的移动。焦点116可沿着图案在顺时针方向和/或逆时针方向上被引导。为了产生图2中所示的示例性圆形图案200，激光扫描仪106在横向方向206和纵向方向210上振荡焦点116。虽然图2中示出为圆形，但可以以任何期望产生期望效果的图案产生移动(例如，加热分布、焊接速率等)。

在一些情况下，在焊接或包覆操作开始时，激光扫描仪106控制焦点116以越过焊丝120。通过越过焊丝120，激光功率114切断焊丝120的一部分(例如，包括靠近工件118的焊丝末端的焊丝118的一部分)。送丝器123和焊丝120被定向成馈送焊丝120，使得焊丝120的切断部分落入熔池中，其中焊丝的切断部分随着热量被添加到熔池中而熔化。

图3A和图3B示出了用图1的激光功率114的焦点116在工件上勾勒出的示例性叠加图案300。如图3A中所示，由激光扫描仪106使用以移动焦点116的圆形图案与工件118的移动的组合使得在工件上勾勒出细长图案。当激光扫描仪106移动焦点116时，激光功率114在焊接熔池中产生热梯度。变化的热梯度改变了熔池的表面张力，引起搅拌效果，从而改善了所得焊缝。

在一些示例中，基于焦点116相对于参考点的位置，激光发生器102调节激光功率114的功率水平和/或激光扫描仪106调节激光扫描仪106的旋转速度和/或焦点116被限制在内的焦点区域的尺寸(例如，图案200的半径)。例如，可以修改激光功率水平、激光扫描仪106的旋转速度和/或焦点区域尺寸以实现期望的熔池效果和/或影响熔池的加热和/或冷却速率。附加地或替代地，激光发生器102和/或激光扫描仪114可以基于由监测激光器前方的间隙宽度的间隙传感器确定的间隙尺寸来调节激光功率114的功率水平、激光扫描仪106的旋转速度和/或焦点116被限制在内的焦点区域的尺寸。

如图4A中所示，由固定激光束40产生的焊接沿着光束路径越过两个工件之间的接头，使得激光束42的中心与接头处的中心线对齐。换句话说，激光束40的路径直接遵循两个工件之间的接头。

相比之下，振荡或移动的激光束44不是通过沿着固定光束路径越过接头前进，而是通过在光束44前进时围绕中心线48移动光束路径来进行焊接，如图4B中所示。在示例中，激光束44可以以基本上圆形的方式围绕中心线旋转。当激光束44沿接头前进时，激光束44以圆形方式旋转，使得光束44的一部分与两个工件之间的接头重叠。

在一些示例中，振荡光束44具有比固定光束40更小的直径。当光束44围绕接头旋转时，振荡光束44的边缘可以保持在距离中心线48的一段距离内，其与较宽的固定激光束40相似。

在示例中，振荡光束44具有的功率水平和行进速率基本上等于用于进行类似焊接的固定激光束40的功率水平和行进速率。在其它示例中，可以改变功率水平和行进速率以实现期望的结果。

有利地，振荡激光束44的移动使热量在更宽的区域上消散。热影响区较小，并且焊缝上的热分布更均匀。如图4B中所示，振荡激光束44的中心在振荡激光束44旋转和前进时越过中心线48(例如，接头)。如图7A至图7E中表示的图形数据所示，这些点对应于温度的临时峰值，而固定光束将连续地在接头处保持强烈温度，如图8中所示。

如图5B和图6的示例中所示，当振荡激光束58前进时，熔融金属56以大致顺时针方式被“搅拌”60。振荡激光束58的圆周移动在熔池56内产生电流60。例如，熔融金属受光束移动影响以旋转模式流动。相比之下，如图5A中所示，在固定光束52的尾流中的熔融金属50从光束的两侧向后流动，由电流54示出。

图7A至图7E示出了表示在使用振荡激光束的焊接操作期间沿中心线的温度分布的图形数据，如参考图1至图6所述。例如，图7A开始于0.45秒进入焊接操作，示出距离中心线约0.009米处的1500和1750开氏度之间的峰值。在0.46秒时，温度尖峰高于2000开氏度。如图7D和图7E中所示，温度尖峰是分开的，表示当激光横穿中心线(例如焊接接头)时加热曲线的分布。相比之下，如图8中所示，固定光束激光器将保持统一的温度峰值，因为焊接路径不会偏离接头。

振荡光束的移动带来若干优点。例如，与如图9A中所示的固定束激光器的加热曲线和冷却速率相比，加热曲线更具分布性，并且在由振荡光束产生的焊接熔池中冷却速率增加，如图9B中所示。图10A和图10B示出了热模拟，表示为实际焊接的视频及其图形表示。图10A和图10B分别表示固定光束激光焊接和振荡光束激光焊接。

在熔池的温度图中进一步示出振荡焊接的有利加热曲线，如图11B中所示。如图所示，与如图11A中所示的由固定光束激光器产生的熔池的温度图相比，温度峰更尖锐，这表示更快的冷却速率。

图12A示出了图2的示例性圆形图案200。图12B示出了用于控制激光功率114和焦点116的控制波形402、404、406。在图12B的示例中，波形402表示由激光发生器102产生并施加到焦点的激光功率。波形404表示被提供给激光扫描仪106以控制焦点116的横向位置的横向位置命令，而波形404表示被提供给激光扫描仪106以控制焦点116的纵向位置的横向位置命令。

在图12A的示例中，激光发生器102和激光扫描仪106将更多的焊接型激光功率施加到工件118的第一横向部分(例如，比工件118的第二横向部分施加更多焊接型激光功率，工件的第一横向部分和第二横向部分是横向分离的并且至少部分地沿纵向共同延伸。相比象限Q2和Q3，向象限Q1和Q4(这些象限相对于参考点定义，所述参考点例如为边界焦点区域的中心点)施加更多激光功率。因此，不同的功率被施加于焊接路径的不同横向部分。然而，可以使用其它激光功率控制波形来施加其它激光功率分布。例如，相比后缘，更多的激光功率可以施加到前缘(例如，在纵向上不同地施加功率)和/或反之亦然，并且/或者可以对特定象限施加更多或更少的激光功率。可以对波形402进行修正以实现任何所需的激光功率应用。

图13A和图13B分别示出了由固定激光束和振荡激光束产生的凝固焊接光束的横截面的比较。

如图13A中所示，用固定光束产生的焊缝在中心处具有更深的熔深。垂直于焊接界面地产生具有柱状结构的大颗粒。

相比之下，并且如图13B中所示，由于振荡激光束，焊缝具有较浅的熔深和更均匀的焊接界面。微观结构更精细，其具有不同的生长方向。

图14是表示使用激光功率进行焊接或包覆操作的示例性过程500的流程图。可以使用图1的***100或另一种激光焊接***来执行示例性过程500。方框502涉及用激光发生器产生激光功率，诸如图1的激光发生器102。在一些情况下，激光发生器102使用波形来确定在给定时间的激光功率。激光发生器102将激光功率114输出到激光扫描仪106和透镜104。方框504涉及使用透镜104将激光功率114聚焦在工件118上的焦点116处以产生熔池。

在图14的示例中，方框506和508与方框510同时执行。方框506涉及用焊丝加热器预热焊丝。例如，图1的焊丝加热器108可以在当送丝器123将焊丝120馈送到工件118时使用电阻加热或另一种加热方法连续地预热焊丝120的各部分。方框508涉及将预热焊丝120馈送到使用激光功率114产生的熔池。因为当焊丝120到达熔池时焊丝120已被预热，因此用于熔化焊丝120的激光功率要求降低。

方框510涉及用激光扫描仪106控制透镜104以在工件118上沿多个维度移动焦点116。例如，激光扫描仪106可以引导焦点116以形成一个或多个图案，诸如图2的图案200。可以通过向旋转楔形扫描仪提供位置数据来执行方框510，其中旋转楔形扫描仪引导激光功率114和/或透镜104来移动焦点116。

方框506和508和510可以重复以通过连续预热和输送焊丝120并同时控制激光扫描仪510以在工件118上沿多个维度移动焦点116来执行焊接或包覆操作。

如本文所使用，术语“电路”和“线路”是指物理电子组件(即硬件)和可以对硬件进行配置，由硬件执行，或者以其它方式与硬件关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用，例如，特定处理器和存储器可以在执行第一一行或多行代码时构成第一“电路”，并且可以在执行第二一行或多行代码时构成第二“电路”。如本文所使用，“和/或”表示由“和/或”连接的列表中的任何一个或多个项目。作为示例，“x和/或y”表示三元素集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”表示“x和y中的一个或两个”。作为另一示例，“x、y和/或z”表示七元素集{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)}中的任何元素。换句话说，“x、y和/或z”表示“x、y和z中的一个或多个”。如本文所使用，术语“示例性”意味着用作非限制性示例、实例或例证。如本文所使用，术语“诸如”和“例如”引出一个或多个非限制性示例、例证或说明的列表。

尽管已经参考某些实现方式描述了本方法和/或***，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本方法和/或***的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等效物。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教示。例如，可以组合、划分、重新布置和/或以其它方式修改所公开示例的***、块和/或其它组件。因此，本方法和/或***不限于所公开的特定实现方式。更确切而言，本方法和/或***将包括在字面上和在等效原则下落入所附权利要求范围内的所有实现方式。

Claims (20)

1.一种激光焊接装置，包括：

激光发生器，其被配置成产生焊接型激光功率；

透镜，用于在焊接型增材制造操作期间将所述焊接型激光功率聚焦在工件上的焦点上，以产生熔池；

送丝器，其被配置成将焊丝馈送到由所述激光发生器产生的所述熔池；以及

激光扫描仪，用于在焊接型增材制造操作期间控制所述透镜以在所述工件上沿多个维度移动所述焊接型激光功率的所述焦点。

2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光扫描仪被配置成将所述焦点以圆形、椭圆形、Z字形、8字形、新月形、三角形、正方形、矩形、非线性图案、不对称图案、中止部分或其任何组合进行移动。

3.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其中所述焦点的所述移动和所述工件与所述激光扫描仪之间的相对移动使得所述激光功率在所述工件上勾勒出叠加图案。

4.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光扫描仪包括具有反射光学器件的远程扫描头或具有透射光学器件的旋转楔形扫描仪。

5.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光扫描仪被配置成移动所述焦点，使得横跨焊缝的能量分布改变，从而通过所述焊接型激光功率在所述熔池中产生可控的热梯度和可控的冷却速率。

6.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光扫描仪被配置成横跨焊接路径横向振荡所述焦点并且在平行于所述焊接路径的方向上纵向振荡所述焦点。

7.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光扫描仪被配置成移动所述焦点以搅动所述熔池。

8.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光发生器或所述激光扫描仪基于所述焦点相对于参考点的位置或指示所述工件中的间隙尺寸的反馈来调节激光功率水平、所述激光扫描仪的旋转速度，或所述焦点被限制在其中的焦点区域的尺寸中的至少一个。

9.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光发生器用于产生所述焊接型激光功率以进行焊接或包覆。

10.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光扫描仪被配置成在所述焊接型操作开始期间使所述焦点越过所述焊丝，使得所述焊接型激光功率切断所述焊丝的一部分，所述送丝器被定向为馈送所述焊丝使得所述焊丝的所述切断部分落入所述熔池中。

11.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中所述激光发生器被配置成基于激光功率波形产生所述焊接型激光功率，并且所述激光扫描仪被配置成控制所述透镜以与所述激光功率波形同步地移动所述焦点。

12.根据权利要求11所述的激光焊接装置，其中所述激光发生器和所述激光扫描仪被配置成向所述工件的第一部分施加比向所述工件的第二部分更多的焊接型激光功率，所述工件的所述第一部分和第二部分横向分开并且至少部分地纵向共同延伸。

13.根据权利要求1所述的激光焊接装置，还包括焊丝加热器，所述焊丝加热器被配置成在送丝路径中所述焊丝末端之前的位置处预热所述焊丝。

14.一种用于进行焊接的方法，所述方法包括：

在增材制造操作期间用激光发生器产生激光功率；

在所述增材制造操作期间使用透镜将所述激光功率聚焦在工件上的焦点上，以产生熔池；

在所述增材制造操作期间将焊丝馈送到使用所述激光功率产生的所述熔池；以及

在所述增材制造操作期间用激光扫描仪控制所述透镜以在所述工件上沿多个维度移动所述激光功率的所述焦点。

15.根据权利要求14所述的方法，其中用所述激光扫描仪控制所述透镜包括控制具有反射光学器件的远程扫描头或具有透射光学器件的旋转楔形扫描仪。

16.根据权利要求14所述的方法，其中控制所述透镜包括将所述焦点以圆形、椭圆形、Z字形、8字形、横向往复线、新月形、三角形、正方形、矩形、非线性图案、不对称图案、中止部分或其任何组合进行移动。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述焊接或包覆操作期间用焊丝加热器在送丝路径中所述焊丝末端之前的位置处预热所述焊丝。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括基于所述焦点相对于参考点的位置或指示所述工件中的间隙尺寸的反馈来调节激光功率水平、所述激光扫描仪的旋转速度，或所述焦点被限制在其中的焦点区域的尺寸中的至少一个。

19.根据权利要求14所述的方法，其中控制所述透镜包括移动所述焦点以通过所述激光功率在所述熔池中产生可控的热梯度和可控的冷却速率。

20.根据权利要求14所述的方法，其中产生所述激光功率包括基于激光功率波形产生所述激光功率，并且控制所述透镜以移动所述焦点包括与所述激光功率波形同步地移动所述焦点。