【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光焊接，具体涉及一种高反材料异种金属激光焊接方法及系统。
技术介绍
1、由于高反射材料对激光的反射率较高，例如铜，铝合金等对红外激光的反射率达到了90％以上，需要非常高的功率密度才能进行焊接。目前大多采用的是纳秒激光器进行焊接，但是由于功率密度高，容易对材料产生气化，产生内部气孔，导致焊点表面的余高较高，影响产品后续的组装。此外采用纳秒激光器进行焊接需要纳秒激光配合振镜运行图形，如螺旋线等，导致焊接时间较长，生产效率不高。
2、减小高反材料对激光的反射率目前有效的办法是采用短波长的激光，例如绿光或者蓝光激光器，但是这种激光器由于本身的设计原理问题，其激光器成本非常昂贵，导致在实际生产中无法批量使用。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种高反材料异种金属激光焊接方法及系统，通过能量可调的环形激光光斑结合激光能量分束，解决传统焊接方法焊接质量差、效率低或成本高的问题。
2、根据本专利技术说明书的一方面，提供一种高反材料异种金属激光焊接方法，将激光能量分成两路输出，一路经由大芯径光纤输出环形光束，一路经由小芯径光纤输出中心光束，所述环形光束和中心光束一起形成环形激光光斑，所述环形激光光斑经由doe衍射形成多个环形光斑同时作用于多个焊点。
3、上述技术方案采用环形激光光斑对高反材料进行焊接，内部中心光束的功率密度较大，可以使材料熔化形成熔池，外部环形光束可以对高反材料进行预热及保温，使得材料从开始熔化到形成熔池，
4、可选地，所述小芯径光纤和大芯径光纤两者输出的激光能量均独立可调。通过单独调节激光能量，可以分别单独控制焊点熔池内部和外部边缘的温度，使得工艺参数调节更加灵活，以达到最佳的工艺效果。
5、可选地，所述小芯径光纤和大芯径光纤的激光能量均在200w到2000w之间连续可调。
6、可选地，所述中心光束的直径小于或等于环形光束的内环直径。
7、可选地，所述小芯径光纤的芯径为大芯径光纤的三分之一。
8、可选地，采用连续激光器输出激光光束，且所述连续激光器的出光时间可控。通过控制激光器的出光时间，使得连续出光的环形激光光斑激光器出光时间可控，实现连续激光器的点焊功能，即每个焊点的出光时间为ms级别，相对于纳秒激光配合振镜运行图形的方案(焊接一个点的时间预计为s级)，极大提高了工作效率。
9、可选地，所述出光时间在毫秒级别。
10、可选地，采用准直聚焦焊接头对激光进行聚焦，且准直/聚焦镜的焦距分别为70mm和120mm。
11、根据本专利技术说明书的一方面，提供一种高反材料异种金属激光焊接系统，包括环形激光光斑激光器、doe整形镜和准直聚焦焊接头；所述环形激光光斑激光器用于将激光能量分成两路输出，一路经由大芯径光纤输出环形光束，一路经由小芯径光纤输出中心光束，所述环形光束和中心光束一起形成环形激光光斑；所述doe整形镜用于经由doe衍射形成多个环形光斑；所述准直聚焦焊接头用于将多个环形光斑同时作用于多个焊点。
12、上述技术方案采用环形激光光斑激光器对高反材料进行焊接，利用内部中心光束进行材料熔化，利用外圈环形激光光斑对高反材料进行预热及保温，避免因为高反材料表面状态的差异导致焊接效果的不稳定性；同时，利用doe整形镜将一个环形光斑分成多个环形光斑，多个环形光斑对高反材料同时焊接可以有效控制材料的热变形量，提高焊接质量。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
14、本专利技术提供一种方法，该方法采用环形激光光斑对高反材料进行焊接，内部中心光束的功率密度较大，可以使材料熔化形成熔池，外部环形光束可以对高反材料进行预热及保温，使得材料从开始熔化到形成熔池，再到熔池冷却凝固过程相对稳定，避免因为高反材料表面状态的差异导致焊接效果的不稳定性；同时，采用doe衍射技术将环形激光束能量等分成多份，出光一次，可以输出多个环形激光光斑，可以同时加工多个焊点，极大提高生产效率。
15、本专利技术提供一种系统，该系统采用环形激光光斑激光器对高反材料进行焊接，利用内部中心光束进行材料熔化，利用外圈环形激光光斑对高反材料进行预热及保温，避免因为高反材料表面状态的差异导致焊接效果的不稳定性；同时，利用doe整形镜将一个环形光斑分成多个环形光斑，多个环形光斑对高反材料同时焊接可以有效控制材料的热变形量，提高焊接质量。
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1.一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，将激光能量分成两路输出，一路经由大芯径光纤输出环形光束，一路经由小芯径光纤输出中心光束，所述环形光束和中心光束一起形成环形激光光斑，所述环形激光光斑经由DOE衍射形成多个环形光斑同时作用于多个焊点。
2.根据权利要求1所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，所述小芯径光纤和大芯径光纤两者输出的激光能量均独立可调。
3.根据权利要求2所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，所述小芯径光纤和大芯径光纤的激光能量均在200W到2000W之间连续可调。
4.根据权利要求1所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，所述中心光束的直径小于或等于环形光束的内环直径。
5.根据权利要求4所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，所述小芯径光纤的芯径为大芯径光纤的三分之一。
6.根据权利要求1所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，采用连续激光器输出激光光束，且所述连续激光器的出光时间可控。
7.根据权利要求6所述一种高反材料异种金
8.根据权利要求1所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，采用准直聚焦焊接头对激光进行聚焦，且准直/聚焦镜的焦距分别为70mm和120mm。
9.一种高反材料异种金属激光焊接系统，其特征在于，包括环形激光光斑激光器、DOE整形镜和准直聚焦焊接头；所述环形激光光斑激光器用于将激光能量分成两路输出，一路经由大芯径光纤输出环形光束，一路经由小芯径光纤输出中心光束，所述环形光束和中心光束一起形成环形激光光斑；所述DOE整形镜用于经由DOE衍射形成多个环形光斑；所述准直聚焦焊接头用于将多个环形光斑同时作用于多个焊点。
...【技术特征摘要】
1.一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，将激光能量分成两路输出，一路经由大芯径光纤输出环形光束，一路经由小芯径光纤输出中心光束，所述环形光束和中心光束一起形成环形激光光斑，所述环形激光光斑经由doe衍射形成多个环形光斑同时作用于多个焊点。
2.根据权利要求1所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，所述小芯径光纤和大芯径光纤两者输出的激光能量均独立可调。
3.根据权利要求2所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，所述小芯径光纤和大芯径光纤的激光能量均在200w到2000w之间连续可调。
4.根据权利要求1所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，所述中心光束的直径小于或等于环形光束的内环直径。
5.根据权利要求4所述一种高反材料异种金属激光焊接方法，其特征在于，所述小芯径光纤的芯径为大芯径光纤的三分之一。...
【专利技术属性】
技术研发人员：向发午，杨立昆，刘勇，
申请(专利权)人：武汉华工激光工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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