一种激光焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种激光焊接方法，其技术方案要点是采用圆形高斯光斑的预热激光束对待焊接部分进行预热，采用圆形高斯光斑的焊接激光束对待焊接部分进行焊接，采用线性矩形光斑退火激光束对待焊接部分进行退火，能量均匀分布的退火激光束更有利于控制温度梯度。此外，本发明专利技术的焊缝温度实时可测，预热激光束、焊接激光束、退火激光束三者的激光功率、光斑中心间距实时可控，激光熔化后形成的组织、化学均匀性很高、晶粒组织细小，明显提高了焊缝焊接质量，有效减小了焊后残余应力，大大改善了合金的机械性能，提高了焊接件的使用寿命。提高了焊接件的使用寿命。提高了焊接件的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种激光焊接方法


[0001]本专利技术涉及激光焊接领域，更具体的说，它涉及一种激光焊接方法。

技术介绍

[0002]齿轮是传动机械不可缺少的零部件，齿轮箱体作为齿轮的承载机构，在汽车、工程机械等机械的传动系统中也是必不可少的零部件。传统的齿轮箱体为铸造成型的铸件，但铸造成型只适用于制造单一产品，不适用多尺寸、多型号齿轮箱体的制作，并且由于金属液态成型工序众多，导致齿轮箱体容易出现组织疏松、晶粒粗大等问题，直接影响传动机械的机械性能和加工切削性能，因此为了适应齿轮箱的高精度、高耐用性等需求，通常会采用激光焊接进行齿轮箱体的成型。
[0003]激光焊接是激光加工中应用最为成熟的技术之一，由激光器泵浦产生高能量密度的激光，经激光焊接头照射在母材上，热量发生聚集和传导，使母材快速熔化、凝固形成焊缝，完成整个焊接过程。激光焊接的微观机理为，在激光束及附近极小范围内，激光能量密度极高，使得母材汽化，产生金属蒸汽，同时匙孔的振荡加速熔池的流动性。与传统焊接技术相比，激光焊接具有热输入小、深宽比大、热影响区小、变形小、焊缝美观等优势。但激光焊接由于高能量密度的激光束快速加热和急冷作用，导致焊缝易产生较大的热应力，也且易产生裂纹、气孔等缺陷。
[0004]齿轮箱体适用于激光焊接技术，将齿轮箱体的侧板、顶板、底板、中分面板进行拼接后采用激光焊接方式进行固定连接，相较于传统的铸件成型，侧板、顶板、底板、中分面板拼接后再进行激光焊接固定从而形成齿轮箱体的加工方式，其成型质量获得了明显提高，但由于齿轮箱体本身需要高传动精度、高耐用性等要求，也即需要拼接焊缝具有晶粒细小、热应力小、无裂纹等特征，而齿轮箱体经过激光焊接后，仍然存在残余应力较大、易产生裂纹、晶粒组织不够细小等缺陷。
[0005]目前对于如齿轮箱体之类存在高精度、高耐用性需求的金属铸件焊接制品，如何进一步提高其焊接质量，是当前研究的重点方向。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种激光焊接方法，其通过激光束对待焊接部分进行预热、焊接、退火，同时实时检测焊缝温度，以调整预热激光束、焊接激光束、退火激光束三者的激光功率、光斑中心间距，激光熔化后形成的组织、化学均匀性很高、晶粒组织细小，明显提高了焊缝焊接质量，有效减小了焊后残余应力，大大改善了合金的机械性能，提高了焊接件的使用寿命。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种激光焊接方法，预热激光束、焊接激光束、第一退火激光束的光斑依次线性排布，并沿焊接方向行进，对待焊接部分依次进行预热、焊接和退火处理；设置红外测温系统，实时检测退火处理后的焊缝表面温度。
[0008]给定预设温度，若焊缝表面温度高于预设温度，则延长预热激光束与焊接激光束
的光斑中心间距，或者延长焊接激光束与第一退火激光束的光斑中心间距；若焊缝表面温度低于预设温度，则缩短预热激光束与焊接激光束的光斑中心间距，或者缩短焊接激光束与第一退火激光束的光斑中心间距。
[0009]本专利技术进一步设置为：预热激光束与焊接激光束的光斑中心间距为40
‑
50mm，焊接激光束与第一退火激光束的光斑中心间距为60
‑
80mm。
[0010]本专利技术进一步设置为：还有第二退火激光束，预热激光束、焊接激光束、第一退火激光束和第二退火激光束的光斑依次线性排布。
[0011]本专利技术进一步设置为：第一退火激光束和第二退火激光束由单束激光分光获得，第一退火激光束和第二退火激光束之间的能量比可调。
[0012]本专利技术进一步设置为：第一退火激光束与第二退火激光束之间的能量比为1：1
‑
2：1。
[0013]本专利技术进一步设置为：预热激光束与焊接激光束的光斑中心间距为40
‑
50mm，所述焊接激光束与所述第一退火激光束的光斑中心间距为80
‑
100mm，所述第一退火激光束与所述第二退火激光束的光斑中心间距为40
‑
50mm。
[0014]本专利技术进一步设置为：预热激光束的光斑和焊接激光束的光斑为高斯圆形光斑，第一退火激光束的光斑为矩形光斑，矩形光斑有两边平行于焊接方向。
[0015]本专利技术进一步设置为：高斯圆形光斑直径为2
‑
3mm；矩形光斑长边为2
‑
3mm，短边为500
‑
800μm。
[0016]本专利技术进一步设置为：预热激光束、焊接激光束、第一退火激光束的功率均可调，预热激光束功率为600
‑
800W，焊接激光束的功率为1700
‑
2000W，第一退火激光束的功率为500
‑
700W。
[0017]本专利技术进一步设置为：预热激光束与焊接激光束的光斑中心间距为40
‑
50mm、焊接激光束与第一退火激光束的光斑中心间距为60
‑
80mm。
[0018]本专利技术进一步设置为：预热激光束、焊接激光束、第一退火激光束的离焦量为0
‑
0.5mm；焊接激光束、预热激光束、第一退火激光束的扫描速度为1000
‑
1200mm/min。
[0019]综上所述，本专利技术相比于现有技术具有以下有益效果：本专利技术采用圆形高斯光斑的预热激光束对待焊接部分进行预热，采用圆形高斯光斑的焊接激光束对待焊接部分进行焊接，采用线性矩形光斑退火激光束对待焊接部分进行退火，能量均匀分布的退火激光束更有利于控制温度梯度。此外，本专利技术的焊缝温度实时可测，预热激光束、焊接激光束、退火激光束三者的激光功率、光斑中心间距实时可控，激光熔化后形成的组织、化学均匀性很高、晶粒组织细小，明显提高了焊缝焊接质量，有效减小了焊后残余应力，大大改善了合金的机械性能，提高了焊接件的使用寿命。
附图说明
[0020]图1为实施例1的示意图；图2为实施例1中各光斑形状示意图；图3为实施例2的示意图；图4为实施例2中各光斑形状示意图。
[0021]图中：1、预热激光器；2、焊接激光器；3、退火激光器；4、红外测温系统；5、控制系
统；6、反射系统；7、分光系统；8、第一整形系统；9、第二整形系统；10、待焊接部分；11、预热光斑；12、焊接光斑；13、退火光斑；131、第一退火光斑；132、第二退火光斑。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图说明对本专利技术的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本专利技术的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术的保护范围。
[0023]实施例1如图1
‑
2所示，为本专利技术实施例1的基本示意图，一种激光焊接方法，预热激光束、焊接激光束、第一退火激光束的光斑依次线性排布，并沿焊接方向行进。所述预热激光束对所述上部待焊接部分10、所述下部待焊接部分10进行焊接前的预热；所述焊接激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接方法，其特征在于：预热激光束、焊接激光束、第一退火激光束的光斑依次线性排布，并沿焊接方向行进，对待焊接部分依次进行预热、焊接和退火处理；设置红外测温系统，实时检测退火处理后的焊缝表面温度；给定预设温度，若焊缝表面温度高于预设温度，则延长预热激光束与焊接激光束的光斑中心间距，或者延长焊接激光束与第一退火激光束的光斑中心间距；若焊缝表面温度低于预设温度，则缩短预热激光束与焊接激光束的光斑中心间距，或者缩短焊接激光束与第一退火激光束的光斑中心间距。2.根据权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于：预热激光束与焊接激光束的光斑中心间距为40
‑
50mm，焊接激光束与第一退火激光束的光斑中心间距为60
‑
80mm。3.根据权利要求1所述的一种激光焊接方法，其特征在于：还有第二退火激光束，预热激光束、焊接激光束、第一退火激光束和第二退火激光束的光斑依次线性排布。4.根据权利要求3所述的一种激光焊接方法，其特征在于：第一退火激光束和第二退火激光束由单束激光分光获得，第一退火激光束和第二退火激光束之间的能量比可调。5.根据权利要求4所述的一种激光焊接方法，其特征在于：第一退火激光束与第二退火激光束之间的能量比为1：1
‑
2：1。6.根据权利要求3所述的一种激光焊接方法，其特征在于：预热激光束与焊接激光束的光斑...

【专利技术属性】
技术研发人员：申刚，咸烨，陈春龙，彭漩，泮战侠，
申请(专利权)人：苏州亚太精睿传动科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：