混合电弧/激光焊接工艺,特别用来焊接管子或汽车构件制造技术

用来通过使用一个激光束和一个电弧，最好是一个等离子弧，焊接金属工件，例如裁剪毛坯，的混合焊接工艺和装置，在该工艺中，在焊接接头已经产生之后，该激光束被发送和／或偏转到辐射吸收机构，例如一个吸收腔中，使所述激光束的辐射被吸收。在产生一个焊接接头之后和开始焊接第２个焊接接头之前的焊接停止工步期间，该激光束持续被偏转。本发明专利技术的该工艺和该装置特别适合于用于汽车工业的工件的批量生产，诸如可以用来制造例如汽车车身部件之类的裁剪毛坯的批量生产，或者用于管子的批量生产。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,特别用来焊接管子或汽车构件的制作方法
本专利技术涉及混合焊接工艺并涉及把激光束和电弧，特别是等离子弧，组合起来的混合焊接设备，并涉及它们在用于汽车工业的剪裁毛坯的焊接中的应用。激光技术已经公知并以多年广泛用来焊接各种金属材料，例如由合金钢或非合金钢、镀层钢、不锈钢、以及铝和铝合金制成的工件。一般来说，一台激光焊接设备包括一个产生固有单色高能光束的固态或气体激光振荡器，一个带有偏向镜的光路或者允许把激光束传输到位于待焊接板材对面的焊头的光纤。常规上，焊头包括一个透镜或一个或多个聚焦反射镜，以便把激光束聚焦在待焊接材料的厚度中并且在通过把待焊接起来的工件的部分边对边地结合起来而形成的接头平面中的一个或多个焦点，从而局部地集中足够的功率密度去熔化待焊接材料。通常，焊头包括一个用来借助于与激光束同轴布置的排气喷嘴供给焊接气体，也称辅助气体，的供气装置。此一供气装置也可以在实际激光焊头的外部。用来把一个或多个待连接起来的工件，例如形成管子的金属板的纵向边缘，或者边对边凑在一起的两个金属工件的纵向边缘焊接起来的另一个解决方案在于借助于一个或多个电弧使待连接起来的边缘熔化。广泛地用于工业的某些这种工艺使用气体作为保护气体或者作为活性气体。在此一方面，可能提到TIG(钨极惰性气体)、MIG(金属极惰性气体)、MAG(金属极活性气体)工艺或等离子弧工艺。相反，其他工艺通常在管子的焊接期间不使用气体，例如埋弧焊接工艺。然而，激光焊接工艺或电弧焊接工艺各有其特有的缺点。因此，已经开发了把一个或多个激光束与一个或多个电弧组合的组合或混合工艺，特别是把一个激光束与一个电弧等离子焰流组合的焊接工艺，也称为等离子-激光焊接工艺。各种已经例如在文件EP-A-793558；EP-A-782489；EP-A-800434；US-A-5006688；US-A-5700989；EP-A-844042；T.P.Diebold和C.E.Albright的“铝合金5052的激光GTA焊接”，1984,18～24页；SU-A-1815085和US-A-4689466；R.P.Walduck和J.Biffin的“等离子弧增强激光焊接”，172～176页，1994；或J.Matsuda等的“厚中碳钢板的TIG或MIG电弧增强激光焊接”，31～34页，1988中描述。一般来说，等离子/激光或者更广义的电弧/激光焊接工艺是组合或混合焊接工艺，它把电弧焊接与激光束组合起来。电弧/激光工艺在于在可能是或可能不是自耗的电极与待焊接工件之间产生电弧，并在电弧区也就是接近或在通过把待焊接在一起的零件边对边地接合起来而得到的接头面上聚焦强有力的激光束，特别是YAG型或CO2型激光束。这样一种混合工艺使得与单独的激光焊接或与单独的电弧焊接相比有可能显著提高焊接速度。此外，这样一种混合工艺进而使得有可能相当可观地加大焊接前工件的定位公差，因为单独的激光焊接由于激光束的聚焦点尺寸很小而需要待焊接零件的高定位精度。等离子/激光工艺，以及更广义地电弧/激光工艺的采用，需要采用一种焊头，该焊头使得有可能在一个小空间里把激光束及其聚焦装置与一个合适的焊接电极组合起来。在上述文件中描述了几种焊头配置，而且可以概括地指出，激光束和电弧或等离子焰流可以由一个和同一个焊头排出，也就是说它们经由同一个喷嘴离开，要不然经由两个分开的焊头，一个排出激光束而另一个排出电弧或等离子焰流，两者在焊接区中组合起来。电弧/激光混合工艺特别适合于焊接用于汽车工业的剪裁毛坯，因为除了上述优点之外，它们使得有可能得到良好“润湿”并没有咬边的焊缝，正如在文件EP-A-782489和“激光加电弧等于强有力”，工业激光解决方案，1999年2月，28～30页中忆及的那样。这种焊接在于把一般由具有不同厚度和/或不同牌号钢，镀锌钢，或者由铝制成的两个板材或工件接合在一起。根据所用的焊接方法或焊前准备的不同，待焊接接头常规上特征在于每个待焊接工件的上平面之间的高度不同，于是造成产生“台阶”，如附图说明图1中所示。也可能遇到相反的情况，也就是剪裁毛坯型接头，其中上平面取齐但是它们的下平面不在同一高度，而且其中因而“台阶”位于该待焊接接头的相反侧，如图2中可见。这类焊接(图1或图2)往往在汽车工业中看到，在汽车工业中这样焊接的工件然后进行压制以便给出其最终形状，例如在车身和例如车门、顶篷、机罩或行李箱的制造中所用的各种工件。它们也可以在乘坐室的构件中看到。进而，还存在着待焊接在一起的工件具有相同的厚度但是具有彼此不同的牌号的情况。此一混合工艺还适合于许多类型的接头，例如图3中示意地示出的角焊和图4中示出的搭焊的焊接。从工业观点来说，此一混合工艺的使用需要机器或机器人，该机器或机器人具有用来把待焊接工件输送或移动到等离子激光焊头之下的机构或者用来把焊头本身移动到待焊接工件之上的机构。根据每个工件上待焊接接头数并根据待焊接工件数，这些机器或机器人要求不仅将要相对于所要产生的焊接接头精确定位，而且头等重要的是能够间歇地停止焊接工序。这是因为，如上所述，每个待焊接工件可能有几个待焊接接头，例如位于所讨论的工件上的不同点处的接头，因而重要的是在机器或机器人把焊头定位在下一个接头时停止焊接工序，反之亦然。同样，当更换新的工件时，也就是在焊接一个工件之后和焊接下一个工件之前，必须进行相同的操作。这意味着，在这种焊接停止操作期间，无论激光束还是等离子弧都不能继续冲击在工件上。在等离子弧的场合，防止电弧停留在该(诸)待焊接工件上实际上很容易实现-或者通过熄灭电弧，也就是说通过把焊接电流设定为零；-或者通过防止电弧传到待焊接工件上，也就是说通过从焊接电弧工步切换到引导弧工步，在该引导弧工步期间在电极与例如等离子/激光焊头的内表面之间建立电弧，因而在电弧与该(诸)待焊接工件之间没有任何接触。一般来说，这通过大大减小电弧电流(强度)并通过同时把等离子/激光焊头设定成待焊接工件的电位来实现。随意地，还有可能暂时减小气体流量和/或改变气体性质。例如，可能提到文件EP-A-793558，该文件建议几乎同时中断电弧和激光束，办法是首先减小电流直到等离子弧停止然后在停止等离子弧之后的一个选定的时刻把激光器退激。然而，这种进行方法是不理想的，因为它不适合于焊接部件的大量生产，特别是因为它带来时间浪费和生产率损失。在激光束的情况下产生一个问题，因为不像能够用于电弧的程序那样，不可能像电弧那样简单地停止或关断激光束然后重新起动它或恢复接通它，因为当在下一个焊接工步开始时重新起动它时这造成大的功率不稳定性，并造成时间浪费从而造成生产率损失，因为在下一个接头的焊接开始时重新起动激光需要比较长的时间，期间不能发生任何事情，也就是说不能进行焊接，这段时间是激光振荡器的热稳定所必须的。于是，本专利技术的目的在于解决此一问题，提供一种改进的，该工艺使得有可能在产生一个焊接接头的结束与焊接下一个接头开始之间经过的时间段期间，也就是在焊接一个或多个工件之后和在焊接该(诸)下一个工件之前，避免关断激光束，特别是为了允许机器或机器人把焊头与待产生接头平面的起点彼此相对定位和/或允许待焊接在一起的新工件的更换，而且这样做而在它们被焊接时没有激光在该(诸)待焊接工件或支撑工件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来通过使用至少一个激光束和至少一个电弧，特别是一个等离子弧，把一个或多个待焊接金属工件焊接在一起的工艺，在该工艺中，在至少一个焊接接头已经在所述（诸）工件上产生之后，该激光束被发送和／或偏转到辐射吸收机构中使所述激光束的至少某些辐射被吸收。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯布赖德，克里斯蒂贝奈特，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公，法国气焊公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]