專利名稱：窄間隙三光束激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種窄間隙三光束激光焊接方法，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有窄間隙激光填絲焊接方法中多采用單光束焊接，雙光束焊接、擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn) 雙光束焊接，采用單光束焊接的缺點(diǎn)是，激光光斑直徑很小，熱作用區(qū)域小，易出現(xiàn)側(cè)壁未 熔合現(xiàn)象，影響焊接質(zhì)量。采用雙光束焊接時(shí)，雖然提高了焊接的熱作用區(qū)域，但是兩光束 作用在焊縫熔池兩側(cè)，熔池中心沒有激光束的作用，會(huì)使熔池中心攪拌不充分，容易產(chǎn)生氣 孔，而且填充焊絲一般位于焊縫中心，兩側(cè)的激光束未能提供充足的熱量熔化焊絲，熔覆金 屬填充量較少，容易產(chǎn)生層間未熔合等缺陷，影響焊接接頭性能。采用擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)雙光束 焊接時(shí)，由于光束的擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，光束對(duì)焊縫熔池的攪拌作用增強(qiáng)，減少了焊縫氣孔，但 是光束的移動(dòng)降低了焊絲金屬熔滴過渡的穩(wěn)定性，使焊絲填充效果受到影響，由此使擺動(dòng) 或者旋轉(zhuǎn)雙光束焊接在窄間隙激光填絲焊接中的使用仍然存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)雙光束焊接方法存在焊絲金屬熔滴 過渡穩(wěn)定性差的問題，提供一種窄間隙三光束激光焊接方法。本發(fā)明方法在焊接過程中，將激光器發(fā)出的主光束分成三束焊接光束，所述三束 焊接光束的能量分別為主光束能量的三分之一，所述三束焊接光束在窄間隙焊縫坡口內(nèi)形 成的三個(gè)聚焦光斑并行排列或呈正三角形排列。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明方法通過兩個(gè)分束片和兩個(gè)反射式聚焦鏡實(shí)現(xiàn)了三分光 束的功能，使激光束的能量能夠合理分配，并可調(diào)節(jié)焊接光束焦點(diǎn)的位置，具有容易實(shí)現(xiàn)， 使用方便的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了在窄間隙焊縫坡口左側(cè)、中心和右側(cè)三個(gè)位置的激光束作用， 兩側(cè)的激光焊接光束解決了窄間隙激光填絲焊接方法中存在的焊接側(cè)壁未熔合問題，中心 的第二焊接光束不僅提供了足夠的熱量熔化焊絲，而且三光束都可沿焊接方向移動(dòng)，焊絲 金屬熔滴的過渡穩(wěn)定，提高了焊接質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明的焊接原理示意圖；圖2為第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊 縫坡口內(nèi)并行排列的示意圖，圖中A為第一焊接光束形成的聚焦光斑，B為第二焊接光束形 成的聚焦光斑，C為第三焊接光束形成的聚焦光斑，圖中箭頭所示為焊接方向；圖3為第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束在窄間隙焊縫坡口內(nèi)呈三角 形排列的示意圖，圖中A為第一焊接光束形成的聚焦光斑，B為第二焊接光束形成的聚焦光 斑，C為第三焊接光束形成的聚焦光斑，圖中箭頭所示為焊接方向。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式在焊接過程 中，將激光器發(fā)出的主光束分成三束焊接光束，所述三束焊接光束的能量分別為主光束能 量的三分之一，所述三束焊接光束在窄間隙焊縫坡口內(nèi)形成的三個(gè)聚焦光斑并行排列或呈 正三角形排列。本實(shí)施方式是一種激光填絲焊接方法，它解決了在窄間隙激光填絲焊接時(shí)容易出 現(xiàn)氣孔、側(cè)壁未熔合、層間未熔合及焊絲金屬熔滴過渡不穩(wěn)定的問題，填補(bǔ)了現(xiàn)有激光焊接 技術(shù)中的不足。
具體實(shí)施方式
二 下面結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為對(duì)實(shí)施方式 一的進(jìn)一步說明，所述將激光器發(fā)出的主光束分成三束焊接光束的實(shí)現(xiàn)方法為使主光束通過第一分束片1-1后分成第一透射光束和第一反射光束，第一反射光 束經(jīng)第一反射式聚焦鏡2-1聚焦后形成第一焊接光束，所述第一焊接光束形成的聚焦光斑 在窄間隙焊縫坡口的一側(cè)，第一透射光束通過第二分束片1-2后分成第二透射光束和第二反射光束，第二透 射光束再通過透射式聚焦鏡3后形成第二焊接光束，所述第二焊接光束形成的聚焦光斑在 窄間隙焊縫坡口的中心，第二反射光束經(jīng)第二反射式聚焦鏡2-2聚焦后形成第三焊接光束，所述第三焊接 光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口的另一側(cè)，所述第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫 坡口內(nèi)并行排列或呈正三角形排列。圖1所示，形成了三焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口內(nèi)的并行排列。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式為對(duì)實(shí)施方式二的進(jìn)一步說明，所述第一分束片 1-1的透射光束占入射光束總能量的三分之二，該第一分束片1-1的反射光束占入射光束 總能量的三分之一。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式為對(duì)實(shí)施方式三的進(jìn)一步說明，所述第二分束片 1-2為半透射半反射鏡。在實(shí)施方式三的基礎(chǔ)上，采用半透射半反射鏡再對(duì)第一透射光束進(jìn)行分束，產(chǎn)生 的第二透射光束的能量為第一透射光束能量的二分之一，產(chǎn)生的第二反射光束的能量為第 一透射光束能量的二分之一，由于第一透射光束占主光束總能量的三分之二，因此最終形 成的第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束各占主光束總能量的三分之一。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式為對(duì)實(shí)施方式四的進(jìn)一步說明，所述第一分束片 1-1、第二分束片1-2、第一反射式聚焦鏡2-1和第二反射式聚焦鏡2-2均能繞主光束的光軸 旋轉(zhuǎn)。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式為對(duì)實(shí)施方式五的進(jìn)一步說明，所述第一反射式聚 焦鏡2-1和第二反射式聚焦鏡2-2均能沿垂直于主光束的光軸方向平行移動(dòng)。本實(shí)施方式中所述的第一反射式聚焦鏡2-1和第二反射式聚焦鏡2-2可以平行移 動(dòng)，以便精確調(diào)節(jié)聚焦斑點(diǎn)的位置。
具體實(shí)施方式
七下面結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，在圖1所示各組件位置的基礎(chǔ)
4上，將所述第一分束片1-1和第一反射式聚焦鏡2-1繞主光束光軸旋轉(zhuǎn)60°，將第二分束片 1-2和第二反射式聚焦鏡2-2繞主光束光軸旋轉(zhuǎn)-60°，即可以實(shí)現(xiàn)三焊接光束形成的聚焦 光斑在窄間隙焊縫坡口內(nèi)的正三角形排列，它尤其適合超窄間隙激光的焊接。
權(quán)利要求
1.一種窄間隙三光束激光焊接方法，其特征在于在焊接過程中，將激光器發(fā)出的主光束分成三束焊接光束，所述三束焊接光束的能量 分別為主光束能量的三分之一，所述三束焊接光束在窄間隙焊縫坡口內(nèi)形成的三個(gè)聚焦光 斑并行排列或呈正三角形排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙三光束激光焊接方法，其特征在于所述將激光器發(fā) 出的主光束分成三束焊接光束的實(shí)現(xiàn)方法為使主光束通過第一分束片(1-1)后分成第一透射光束和第一反射光束，第一反射光束 經(jīng)第一反射式聚焦鏡聚焦后形成第一焊接光束，所述第一焊接光束形成的聚焦光斑 在窄間隙焊縫坡口的一側(cè)，第一透射光束通過第二分束片(1- 后分成第二透射光束和第二反射光束，第二透射 光束再通過透射式聚焦鏡C3)后形成第二焊接光束，所述第二焊接光束形成的聚焦光斑在 窄間隙焊縫坡口的中心，第二反射光束經(jīng)第二反射式聚焦鏡(2- 聚焦后形成第三焊接光束，所述第三焊接光 束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口的另一側(cè)，所述第一焊接光束、第二焊接光束和第三焊接光束形成的聚焦光斑在窄間隙焊縫坡口 內(nèi)并行排列或呈正三角形排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的窄間隙三光束激光焊接方法，其特征在于所述第一分束片 (1-1)的透射光束占入射光束總能量的三分之二，該第一分束片(1-1)的反射光束占入射 光束總能量的三分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的窄間隙三光束激光焊接方法，其特征在于所述第二分束片 (1-2)為半透射半反射鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的窄間隙三光束激光焊接方法，其特征在于所述第一分束片 (1-1)、第二分束片(1-2)、第一反射式聚焦鏡(2-1)和第二反射式聚焦鏡(2-2)均能繞主光 束的光軸旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的窄間隙三光束激光焊接方法，其特征在于所述第一反射式 聚焦鏡和第二反射式聚焦鏡(2- 均能沿垂直于主光束的光軸方向平行移動(dòng)。
全文摘要
窄間隙三光束激光焊接方法，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有擺動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)雙光束焊接方法存在焊絲金屬熔滴過渡穩(wěn)定性差的問題。本發(fā)明方法在焊接過程中，將激光器發(fā)出的主光束分成三束焊接光束，所述三束焊接光束的能量分別為主光束能量的三分之一，所述三束焊接光束在窄間隙焊縫坡口內(nèi)形成的三個(gè)聚焦光斑并行排列或呈正三角形排列。本發(fā)明適用于窄間隙激光焊接。
文檔編號(hào)B23K26/067GK102059452SQ201010600708
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者馮杰才, 李俐群, 陶汪, 雷正龍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)