一種實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及金屬材料焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法。該實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法，包括：承載待加工件的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，對(duì)待加工件進(jìn)行焊接的光纖激光器，以及控制激光器進(jìn)行焊接的控制系統(tǒng)；通過(guò)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載待加工件運(yùn)行，控制系統(tǒng)控制光纖激光器的焊接時(shí)間和功率進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的形成。通過(guò)對(duì)光纖激光器能量控制以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載待加工件的運(yùn)動(dòng)，設(shè)置在焊接波形漸進(jìn)漸出的波形，達(dá)到以更低的成本獲得了產(chǎn)品所需的橢圓焊點(diǎn)，提高了焊接質(zhì)量和效率，靈活性更好。
【專利說(shuō)明】一種實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]薄片金屬的焊接加工一般對(duì)工藝要求會(huì)比較高。例如，剃須刀片功能上需要保證一定的剛性，同時(shí)又需要保持刀口的鋒利性，因此在結(jié)構(gòu)上需要分為刀架和刀片兩個(gè)部分。刀架與刀片之間一般使用焊接方法進(jìn)行連接，但是由于刀架及刀片的尺寸和厚度都很小，傳統(tǒng)焊接方式難以實(shí)現(xiàn)，因此最優(yōu)選的連接方式就是采用激光焊接。由于刀片本身寬度有限，為了避免焊接對(duì)刀片刃口位置造成損傷，可供焊接的位置寬度一般在0.5_以下，產(chǎn)品需要的理想焊點(diǎn)或焊縫的寬度尺寸在0.2mm以下。又由于刀片本身很薄，產(chǎn)品不允許連續(xù)穿透縫焊，因?yàn)檫B續(xù)縫焊會(huì)造成刀片的變形無(wú)法控制。因此，為了實(shí)現(xiàn)刀架與刀片之間的可靠連接，一般采用斷續(xù)的點(diǎn)焊，同時(shí)焊點(diǎn)的理想形狀為橢圓形。目前，脈沖點(diǎn)焊生產(chǎn)中應(yīng)用較多的YAG激光器由于其本身設(shè)計(jì)的限制，光束質(zhì)量較差，因此較難以實(shí)現(xiàn)0.2mm以下的焊點(diǎn)，焊點(diǎn)尺寸大多在0.2mm以上，且由于其功率限制，生產(chǎn)效率較低。正常情況下，激光器產(chǎn)生的光斑都是圓形，其作用在金屬上產(chǎn)生的焊點(diǎn)相應(yīng)的也為圓形，如要實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)通常采用兩種方式:
[0003]一、定制專用的鏡片，在光束的傳輸過(guò)程中改變其形狀，最終形成橢圓形焊點(diǎn)。這種方式實(shí)現(xiàn)難度較大，需要定制鏡片，成本較高，且靈活性不夠。
[0004]二、通過(guò)傾斜焊接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這種方式會(huì)造成大量的激光因反射而損失，且同樣存在靈活性不夠的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法，克服現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)過(guò)程中需要通過(guò)定制專用鏡片或傾斜焊接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)，造成成本較高、靈活性低和激光利用率低的缺陷。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法，包括:承載待加工件的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；對(duì)待加工件進(jìn)行焊接的光纖激光器，以及控制光纖激光器進(jìn)行焊接的控制系統(tǒng)；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載待加工件與光纖激光器呈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)控制光纖激光器的焊接功率和時(shí)間進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的形成。
[0007]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的光纖激光器焊接的焊點(diǎn)包括起始階段，中間階段和末尾階段，所述的光纖激光器在該中間階段的功率大于起始階段和末尾階段。
[0008]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的光纖激光器焊接起始階段和末尾階段的時(shí)間不同于中間階段的焊接時(shí)間。
[0009]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述起始階段的焊接時(shí)間等于末尾階段的焊接時(shí)間，且中間階段的焊接時(shí)間大于起始階段和末尾階段[0010]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的光纖激光器中間端的焊接時(shí)間為
1.3-1.8ms，起始端和末尾端的焊接時(shí)間為0.8-1.1ms0
[0011]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的光纖激光器中間端焊接的進(jìn)一步優(yōu)選時(shí)間為1.5ms,起始端和末尾端焊接的進(jìn)一步優(yōu)選時(shí)間為1.0ms。
[0012]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以100_200mm/s的速度帶動(dòng)待加工件運(yùn)行。
[0013]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)待加工件運(yùn)行的速度進(jìn)一步優(yōu)選為150mm/s。
[0014]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述光纖激光器的功率從起始階段逐漸上升至中間階段，再?gòu)脑撝虚g階段逐漸下降至起始階段的功率。
[0015]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的焊點(diǎn)寬度為0.12-0.15mm,長(zhǎng)度為
0.45-0.6mm。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于，通過(guò)采用光纖激光器焊接，配合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)行，控制系統(tǒng)設(shè)置焊接波形為漸進(jìn)漸出的波形，達(dá)到以更低的成本獲得了產(chǎn)品所需的橢圓焊點(diǎn)，提高了焊接質(zhì)量和效率，靈活性更好。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接系統(tǒng)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的光纖激光器的焊接時(shí)p_t示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的焊點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的焊接p_t示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的焊點(diǎn)示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的焊點(diǎn)局部放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]如圖1、2和3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法的剃須刀片焊接裝置，包括:對(duì)待加工件進(jìn)行焊接的光纖激光器1，承載待加工件的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2，以及控制激光器進(jìn)行焊接的控制系統(tǒng)3 ;在加工過(guò)程中，所述的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2與光纖激光器I作相呈相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，可以是運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2與光纖激光器I同時(shí)運(yùn)動(dòng)，也可以是光纖激光器I相對(duì)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，還可以是光纖激光器I不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2與光纖激光器作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選方案是，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2承載加工件運(yùn)動(dòng)，而光纖激光器I不動(dòng)。本發(fā)明實(shí)施例所述光纖激光器的功率為100W-500W，優(yōu)選設(shè)置為150 W，所述的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以100-200mm/s的速度帶動(dòng)待加工件運(yùn)行，進(jìn)一步優(yōu)選速度為150mm/s。此裝置完成單個(gè)刀片焊接的時(shí)間為0.3s，而現(xiàn)有技術(shù)使用YAG激光器完成單個(gè)刀片焊接的時(shí)間為2s。通過(guò)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2承載待加工件運(yùn)行，控制系統(tǒng)3控制光纖激光器I的焊接功率和時(shí)間進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的形成，該光纖激光器I焊接形成焊點(diǎn)分為起始階段、中間階段和末尾階段，所述的光纖激光器在該中間階段的功率大于起始階段和末尾階段，其是從起始階段逐漸上升至中間階段，再?gòu)脑撝虚g階段逐漸下降至起始階段的功率，得到漸出漸進(jìn)的波形，如圖3所/Jn ο
[0025]如圖2-5所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的中間階段的焊接時(shí)間不同于起始階段和末尾階段，亦即焊接時(shí)中間階段的焊接時(shí)間可以是大于起始階段和末尾階段，也可以是小于起始階段和末尾階段，本發(fā)明實(shí)施優(yōu)選的方案是所述焊點(diǎn)中間階段的焊接時(shí)間大于起始階段和末尾階段的焊接時(shí)間，且起始階段的焊接時(shí)間等于末尾階段的焊接時(shí)間，從而可形成焊點(diǎn)的起始階段和末尾階段為圓弧形，而中間階段為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)的橢圓形焊點(diǎn)，如圖4和圖5所示。在本實(shí)施中，所述焊點(diǎn)中間階段形成的長(zhǎng)方形的長(zhǎng)度由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)行速度和焊接時(shí)間而決定，當(dāng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)行速度一定的情況下，焊接時(shí)間越長(zhǎng)，長(zhǎng)方形的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，焊接時(shí)間越短，長(zhǎng)方形的長(zhǎng)度就越短；本發(fā)明所述的起始階段、中間階段和末尾階段的焊接時(shí)間和功率是通過(guò)控制系統(tǒng)3進(jìn)行控制，通過(guò)焊接時(shí)間的長(zhǎng)短，以及功率的控制，得到理想的焊接效果。
[0026]本發(fā)明使用的光纖激光器電光轉(zhuǎn)化效率25%以上、光束質(zhì)量發(fā)散角小于5mm.mrad、超過(guò)IOW小時(shí)的泵浦源壽命、免維護(hù)運(yùn)行以及低運(yùn)行成本等，能夠很容易解決焊點(diǎn)尺寸的問(wèn)題。
[0027]如圖1所示，所述光纖激光器I包括，單模光纖11、主機(jī)12、支架13和激光焊接頭
14。所述主機(jī)12位于所述支架13上，所述單模光纖11用于連接所述激光焊接頭14和所述主機(jī)12，所述主機(jī)12產(chǎn)生的激光經(jīng)單模光纖11傳導(dǎo)到激光焊接頭14對(duì)待加工工件進(jìn)行焊接。所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2包括伺服三維工作臺(tái)21、滑塊定位裝置22和夾緊裝置23，所述滑塊定位裝置22用于將待加工件定位，所述夾緊裝置23用于將待加工件夾緊，以便于加工的順利進(jìn)行。所述控制系統(tǒng)3包括，控制柜31和監(jiān)視器32，所述監(jiān)視器32位于所述控制柜31頂端，所述監(jiān)視器32用于監(jiān)視焊接效果，并根據(jù)焊接效果對(duì)焊接時(shí)間、平臺(tái)運(yùn)行速度及焊接功率的參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，直至獲得滿意的焊接效果。
[0028]如圖2、圖3所示，為所述光纖激光器I焊接時(shí)的p_t示意圖，即激光輸出的功率時(shí)間示意圖，由圖3可知，該光纖激光器焊接的時(shí)間起始階段tl為漸進(jìn)設(shè)置、末尾階段t2為漸出設(shè)置，漸進(jìn)漸出的設(shè)置時(shí)使得橢圓光斑的形狀得以實(shí)現(xiàn)。中間階段tx大于起始階段tl和末尾階段t2。所述的光纖激光器中間階段tx的焊接時(shí)間為1.3-1.8ms，更進(jìn)一步的優(yōu)選時(shí)間為1.5ms，起始階段tl和末尾階段t2的焊接時(shí)間為0.8-1.1ms,更進(jìn)一步的優(yōu)選時(shí)間為 1.0ms。
[0029]如圖4、圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例的焊點(diǎn)示意圖及其局部放大示意圖，所述的焊點(diǎn)寬度為 0.12-0.15mm,長(zhǎng)度為 0.45-0.6mm。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以對(duì)上述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改和替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的激光焊接方法，其特征在于，包括:承載待加工件的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；對(duì)待加工件進(jìn)行焊接的光纖激光器，以及控制光纖激光器進(jìn)行焊接的控制系統(tǒng)；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載待加工件與光纖激光器呈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)控制光纖激光器的焊接功率和時(shí)間進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)橢圓形焊點(diǎn)的形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的光纖激光器焊接的焊點(diǎn)包括起始階段，中間階段和末尾階段，所述的光纖激光器在該中間階段的功率大于起始階段和末尾階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述中間階段的焊接時(shí)間不同于起始階段和末尾階段的焊接時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要附圖3所述的方法，其特征在于:所述起始階段的焊接時(shí)間等于末尾階段的焊接時(shí)間，且中間階段的焊接時(shí)間大于起始階段和末尾階段。
5.根據(jù)權(quán)利要求2- 4任一所述的方法，其特征在于:所述的光纖激光器中間階段的焊接時(shí)間為1.3-1.8ms，起始階段和末尾階段的焊接時(shí)間為0.8-1.1ms0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述的光纖激光器中間端焊接的時(shí)間為1.5ms,起始端和末尾端焊接的時(shí)間為1.0ms。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一 4任一所述的方法，其特征在于，所述的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以100-200mm/s的速度帶動(dòng)待加工件運(yùn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)待加工件運(yùn)行的速度為 150mm/s。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的方法，其特征在于:所述光纖激光器的功率從起始階段逐漸上升至中間階段，再?gòu)脑撝虚g階段逐漸下降至起始階段的功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述的焊點(diǎn)寬度為0.12-0.15mm，長(zhǎng)度為 0.45-0.6mm。
【文檔編號(hào)】B23K26/22GK103495803SQ201310482816
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】朱寶華, 胡學(xué)安, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司