基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法及系统，涉及钢板搭接焊技术领域，该方法包括：步骤S1：取两块镀锌钢板，对其表面进行净化处理，冷却风干待备用；步骤S2：将所述镀锌钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，保持两块镀锌钢板贴合；步骤S3：选择基于振镜扫描的激光焊接设备，并设定激光器参数和振镜扫描参数；步骤S4：按照所述激光器参数和振镜扫描参数，完成镀锌钢板的激光搭接焊。本发明专利技术能够提高焊接效率，显著降低Zn蒸发带来的匙孔不稳定、熔池波动大的问题，从而降低飞溅，改善焊缝成形，提高焊接接头质量和性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法及系统


[0001]本专利技术涉及钢板搭接焊
，具体地，涉及一种基于振镜扫描光束轨迹控制镀锌钢板激光搭接焊飞溅的方法，尤其涉及一种基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法及系统。

技术介绍

[0002]耐腐蚀、轻量化、节能减排和安全舒适是现代汽车的发展总趋势。高强钢不仅可以减轻汽车自身的重量，同时能够提高汽车抗冲撞安全性与燃油经济性。因此，已广泛应用于汽车结构件、安全件和加强件的制造中，如车门槛、前后保险杠、车门防撞梁、横梁、纵梁、座椅滑轨等。
[0003]镀锌层可避免钢板使用过程中的表面腐蚀，且镀Zn钢板因其良好的加工成形性能、耐蚀性和经济性，而被广泛应用于汽车制造业。通过Zn镀层可以将基体与腐蚀介质隔离，同时可通过牺牲阳极的方法对基体起到保护作用进而显著提高车用钢板的耐腐蚀性能。然而，由于锌的沸点远低于钢的熔点，焊接过程中锌层易被激光加热形成金属蒸气，部分蒸气在激光作用下可能形成等离子体，严重影响激光能量向被焊区域传输，容易形成较多的飞溅，形成气孔等缺陷，降低了焊缝质量和接头强度。
[0004]为提高镀锌钢板搭接焊的焊接质量，解决Zn镀层蒸发诱发的飞溅问题，国内外目前有如下方案：
①
在两块钢板间预留间隙，使锌蒸气能够从两板之间而不是从熔池中逸出，但是这种方法对间隙尺寸控制要求较高，如果缝隙过大，上板的熔化量无法填空中间缝隙，难以实现上下板的熔化；
②
采用机械打磨或激光烧蚀等方法局部去除镀层，但这些方法增加生产工序，生产效率较低，成本高；
③
采用双光束方法进行焊接，引导光束能够预先切割出细缝，去除部分锌层，同时焊接过程中的锌蒸气能从预先切割的细缝中逸出，其不足之处是对焊接参数的匹配程度要求较高，同时由于需要两束激光，操作相对复杂。
[0005]公开号为CN110682015A的专利技术专利，公开了一种改善镀锌板激光搭接焊焊缝外观质量及性能的方法，为在进行镀锌板激光搭接焊前，采用激光焊接热源在施焊位置先进行一次低热输入的焊前预热处理，激光功率：2000～4000W，离焦量：20～70mm，预热速度：2～4m/min，采用99.99％高纯度氩气保护，该焊前预热处理可使搭接界面处的锌层蒸发，形成锌蒸气排出，随后正式施焊。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法及系统。
[0007]根据本专利技术提供的一种基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法及系统，所述方案如下：
[0008]第一方面，提供了一种基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法，所述方法包括：
[0009]步骤S1：取两块镀锌钢板，对其表面进行净化处理，冷却风干待备用；
[0010]步骤S2：将所述镀锌钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，保持两块镀锌钢板贴合；
[0011]步骤S3：选择基于振镜扫描的激光焊接设备，并设定激光器参数和振镜扫描参数；
[0012]步骤S4：按照所述激光器参数和振镜扫描参数，完成镀锌钢板的激光搭接焊。
[0013]优选地，所述步骤S1包括：无需在焊前去除镀锌钢板表面Zn镀层；
[0014]具有镀锌钢板的厚度为1.0～2.0mm，镀层厚度为板厚的1％，镀层中Zn含量为10～50g/m2，并使用无水乙醇或丙酮对镀锌钢板表面进行油污清洗，后冷却风干待用。
[0015]优选地，所述步骤S2中焊接夹具固定两块镀锌钢板贴合时的间隙小于0.1mm。
[0016]优选地，所述步骤S3中激光器为光纤激光器或半导体激光器，光束形状通过振镜控制；激光摆动振幅为板厚的0.5倍，激光摆动频率的数值等于焊接速度的数值，激光离焦量为0mm，激光输出功率根据板厚进行设定。
[0017]优选地，所述步骤S3中振镜扫描的参数设定为：扫描轨迹为折线，扫描摆动幅度为0.6mm，离焦量为0mm，焊接速度为35mm/s，激光摆动频率为35Hz，激光输出功率为2kW。
[0018]优选地，所述步骤S4中采用焊接机器人手臂控制激光器移动，焊接速度由焊接机器人手臂控制。
[0019]第二方面，提供了一种基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的系统，所述系统包括：
[0020]模块M1：取两块镀锌钢板，对其表面进行净化处理，冷却风干待备用；
[0021]模块M2：将所述镀锌钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，保持两块镀锌钢板贴合；
[0022]模块M3：选择基于振镜扫描的激光焊接设备，并设定激光器参数和振镜扫描参数；
[0023]模块M4：按照所述激光器参数和振镜扫描参数，完成镀锌钢板的激光搭接焊。
[0024]优选地，所述模块M1包括：无需在焊前去除镀锌钢板表面Zn镀层；
[0025]具有镀锌钢板的厚度为1.0～2.0mm，镀层厚度为板厚的1％，镀层中Zn含量为10～50g/m2，并使用无水乙醇或丙酮对镀锌钢板表面进行油污清洗，后冷却风干待用。
[0026]优选地，所述模块M2中焊接夹具固定两块镀锌钢板贴合时的间隙小于0.1mm。
[0027]优选地，所述模块M3中激光器为光纤激光器或半导体激光器，光束形状通过振镜控制；激光摆动振幅为板厚的0.5倍，激光摆动频率的数值等于焊接速度的数值，激光离焦量为0mm，激光输出功率根据板厚进行设定。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0029]1、通过本专利技术的方法制备焊接接头，在合适的焊接参数下，焊缝表面成形良好，无飞溅、气孔等缺陷；
[0030]2.本专利技术无需在焊前去除Zn镀层，结合振镜扫描轨迹控制的激光搭接焊方式，通过调节适当的扫描参数、焊接参数，即可使得锌蒸气阶段性蒸发，降低了瞬间大量锌蒸气逸出导致的飞溅问题，显著稳定了匙孔形状，减少飞溅，提高焊缝质量，同时灵活的参数工艺窗口也大大提高了生产效率，可有效降低生产成本。
附图说明
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0032]图1为本专利技术提供的基于扫描轨迹控制的激光焊接示意图；
[0033]图2为激光折线摆动扫描轨迹示意图(焊接方向从左向右)；
[0034]图3为采用普通圆形摆动焊接过程高速摄影图；
[0035]图4为采用本专利技术所述焊接过程下锌蒸气对熔池流动影响的模拟结果图；
[0036]图5为采用本专利技术所述焊接过程高速摄影图。
具体实施方式
[0037]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0038]本专利技术实施例提供了一种基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法，其特征在于，包括：步骤S1：取两块镀锌钢板，对其表面进行净化处理，冷却风干待备用；步骤S2：将所述镀锌钢板对接放置于工作台上并用焊接夹具固定，保持两块镀锌钢板贴合；步骤S3：选择基于振镜扫描的激光焊接设备，并设定激光器参数和振镜扫描参数；步骤S4：按照所述激光器参数和振镜扫描参数，完成镀锌钢板的激光搭接焊。2.根据权利要求1所述的基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：无需在焊前去除镀锌钢板表面Zn镀层；具有镀锌钢板的厚度为1.0～2.0mm，镀层厚度为板厚的1％，镀层中Zn含量为10～50g/m2，并使用无水乙醇或丙酮对镀锌钢板表面进行油污清洗，后冷却风干待用。3.根据权利要求1所述的基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法，其特征在于，所述步骤S2中焊接夹具固定两块镀锌钢板贴合时的间隙小于0.1mm。4.根据权利要求1所述的基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法，其特征在于，所述步骤S3中激光器为光纤激光器或半导体激光器，光束形状通过振镜控制；激光摆动振幅为板厚的0.5倍，激光摆动频率的数值等于焊接速度的数值，激光离焦量为0mm，激光输出功率根据板厚进行设定。5.根据权利要求1所述的基于折线扫描轨迹控制激光搭接焊飞溅的方法，其特征在于，所述步骤S3中振镜扫描的参数设定为：扫描轨迹为折线，扫描摆动幅度为0.6mm，离焦量为0mm，焊接速度为35mm/s，激光摆动频...

【专利技术属性】
技术研发人员：初同娇，郝雨，崔海超，邵晨东，王亚琦，芦凤桂，陈兴梅，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：