激光焊接方法与流程

1.本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种激光焊接方法。


背景技术：

2.激光叠焊是将两个板材叠设后进行焊接固定的一种工艺，其中，镀锌板是表面电镀有镀锌层的一种板材，镀锌层起到保护钢板的作用。当两个板材熔化融合时，镀锌层早已汽化为气体，而激光束能量极大、焊接过程极为迅速，致使镀锌层的气体溢出与板材的熔化几乎同步发生，在极短的时间内，若两个板材之间间隙极窄，会导致位于相邻两个板体之间的镀锌层迅速蒸发并急剧膨胀，将上层板材熔池中的液态金属爆出形成飞溅。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种激光焊接方法，旨在解决现有镀锌板在激光叠焊的时候出现上层板材熔池中的液态金属爆出形成飞溅的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出的一种激光焊接方法，包括以下步骤：提供待焊接的第一镀锌板和第二镀锌板；在所述第一镀锌板上开设焊缝；采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起；将所述第二镀锌板叠设在所述第一镀锌板上，以形成待焊接的叠设板组，其中，所述叠设板组内，多个所述间隔凸起使得在所述第一镀锌板和所述第二镀锌板之间形成透气间隙；再次采用所述激光装置对所述叠设板组的焊缝处进行激光焊接。
5.可选地，所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起，包括：采用激光装置在所述焊缝的一侧，熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，形成一个间隔凸起；采用上述同样的步骤，在所述焊缝的同一侧，沿所述焊缝的长度方向上间隔第一预设距离，形成多个间隔凸起。
6.可选地，所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起，包括：采用激光装置在所述焊缝的一侧，熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，形成第一间隔凸起，采用激光装置在所述焊缝的另一侧，沿所述焊缝的长度方向上间隔所述第一间隔凸起，熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，形成第二间隔凸起；采用上述同样的步骤，在所述焊缝的两侧，沿所述焊缝的长度方向上间隔第二预设距离，形成多个间隔凸起。
7.可选地，所述激光装置包括激光器以及振镜焊接头；所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起，包括：操作控制所述激光器以预设螺旋线轨迹活动，以及控制调节所述振镜焊接头的光学参数，以依次局部熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材，以使得板材局部自外缘向中间突设，形成间隔凸起；重复上述的步骤，以形成多个间隔凸起。
8.可选地，所述预设螺旋轨迹的外径为0.4mm，螺旋间距为0.06mm。
9.可选地，所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起之后，还包括：测量各所述间隔凸起的高度参数，并记录、统计各高度参数。
10.可选地，所述激光装置包括脉冲激光器，其中：所述脉冲激光器的发射功率为5000~6000w；和/或，所述脉冲激光器的离焦量为+15~+35mm；和/或，所述脉冲激光器的脉宽为0.25ms。
11.可选地，所述激光装置包括环形光斑激光器，所述环形光斑激光器发射出双光束激光，所述双光束激光包括内束激光和外束激光，其中：所述内束激光的发射功率为：600~800w；和/或，所述内束激光的纤芯外径为50μm；和/或，所述外束激光的发射功率为1500~2500w；和/或，所述外束激光的纤芯外径为150μm。
12.可选地，各所述间隔凸起的高度为0.05~0.2mm。
13.可选地，多个所述间隔凸起的高度一致。
14.本发明提供的技术方案中，在激光叠焊之前，通过所述激光装置在第一镀锌板邻近焊缝的位置向外拉起，形成多个所述间隔凸起，然后将所述第二镀锌板叠设在所述第一镀锌板上，形成待焊接的叠设板组，由于多个所述间隔凸起设置在所述叠设板组内，所以所述第一镀锌板和所述第二镀锌板之间会形成精确的用于透气的间隙，在激光叠焊的时候，激光致使镀锌层中的锌气溢出，溢出的锌气从所述间隙内溢出，避免锌气进入熔池内，以解决现有镀锌板在激光叠焊的时候出现上层板材熔池中的液态金属爆出形成飞溅的问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
16.图1为发明一实施例提供的激光焊接方法的流程图；图2为本发明提供的激光焊接方法一实施例的多个所述间隔凸起设于所述焊缝一侧的示意图；图3为本发明提供的激光焊接方法一实施例的多个所述间隔凸起设于所述焊缝两
侧的示意图；图4为本发明一实施例提供的多个所述间隔凸起设于所述焊缝两侧的宏观示意图；图5为本发明一实施例提供的所述间隔凸起的具体尺寸示意图；图6为本发明一实施例提供的所述激光装置为脉冲激光器时，所述脉冲激光器的功率选择曲线图；图7为本发明一实施例提供的所述激光装置为脉冲激光器时，所述脉冲激光器的离焦量选择曲线图；图8为本发明一实施例提供的所述激光装置为环形光斑激光器时，所述环形光斑激光器的功率选择曲线图。
17.附图标号说明：本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
20.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
21.目前，激光叠焊是将两个板材叠设后进行焊接固定的一种工艺，其中，镀锌板是表面电镀有镀锌层的一种板材，镀锌层起到保护钢板的作用。当两个板材熔化融合时，镀锌层早已汽化为气体，而激光束能量极大、焊接过程极为迅速，致使镀锌层的气体溢出与板材的熔化几乎同步发生，在极短的时间内，若两个板材之间间隙极窄，会导致位于相邻两个板体之间的镀锌层迅速蒸发并急剧膨胀，将上层板材熔池中的液态金属爆出形成飞溅。
22.为了解决上述问题，本发明提供一种激光焊接方法，图1至图4为本发明提供的通过本技术的激光装置在板材上拉起的多个所述间隔凸起的具体实施例。
23.所述激光焊接方法,如图1所示，包括以下步骤：s1、提供待焊接的第一镀锌板1和第二镀锌板（在附图中没有展示出来）；s2、在所述第一镀锌板1上开设焊缝2；s3、采用激光装置熔融所述第一镀锌板1上邻近所述焊缝2处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起3；s4、将所述第二镀锌板叠设在所述第一镀锌板1上，以形成待焊接的叠设板组，其中，所述叠设板组内，多个所述间隔凸起3使得在所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板之间形成透气间隙；s5、再次采用所述激光装置对所述叠设板组的焊缝2处进行激光焊接。
24.本发明提供的技术方案中，对于所述激光装置并不做具体的限制，只要是能够对镀锌板进行打凸起和焊接即可，例如其可以是脉冲激光装置、环形光斑激光装置等激光装置，在激光焊接过程中，首先提供所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板，通过现有的设备在所述第一镀锌板1板上开设焊缝2，当然焊缝2并不一定非要开设在所述第一镀锌板1上，其可以开设在所述第一镀锌板1或所述第二镀锌板中的任一板材上，本技术为了便于后续的描述，所以设定为在所述第一镀锌板1上开设焊缝2，所述焊缝2的宽度、长度均根据实际情况进行确定，针对不同的需要，所述焊缝2的宽度、长度均不同；开设好所述焊缝2之后，以所述焊缝2进行定位，在所述第一镀锌板1的邻近所述焊缝2的地方，使用所述激光装置对准需要形成所述间隔凸起3的位置，所述激光装置朝向所述第一镀锌板1发射激光，使所述第一镀锌板1的表面形成熔池，所述熔池在凝固的过程中膨胀形成了所述间隔凸起3，多个所述间隔凸起3均使用此种方式进行制作；完成多个所述间隔凸起3的设置后，将所述第二镀锌板叠设在所述第一镀锌板1设有多个所述间隔凸起3的一侧，形成待焊接的叠设板组，由于多个所述间隔凸起3隔在所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板之间，则使所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板之间形成透气间隙。本发明提供的技术方案中，在激光叠焊之前，通过所述激光装置在第一镀锌板1邻近焊缝2的位置向外拉起，形成多个所述间隔凸起3，然后将所述第二镀锌板叠设在所述第一镀锌板1上，形成待焊接的叠设板组，由于多个所述间隔凸起3设置在所述叠设板组内，所以所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板之间会形成精确的用于透气的间隙，在激光叠焊的时候，激光致使镀锌层中的锌气溢出，溢出的锌气从所述间隙内溢出，避免锌气进入熔池内，以解决现有镀锌板在激光叠焊的时候出现上层板材熔池中的液态金属爆出形成飞溅的问题。
25.在本发明的技术方案中，多个所述间隔凸起3可以分布在所述焊缝2的两侧，也可以只分布在所述焊缝2的一侧，如图2所示，为多个所述间隔凸起3分布在所述焊缝2一侧的一种实施例，即多个所述间隔凸起3沿所述焊缝2的长度方向设于所述焊缝2的一侧，图3和图8为多个所述间隔凸起3分布在所述焊缝2两侧的一种实施例，所述焊缝2每侧的多个所述间隔凸起3沿所述焊缝2的长度方向设置，为了使气体能够更加及时的从所述间隙内溢出，可向图3所示的，将两排所述间隔凸起3交错设置。
26.本实施例中，为了能够形成完整的所述间隔凸起3，所述激光装置的功率不能够过小，过小会使所述第一镀锌板1的表面无法形成熔池，也不能过大，过大会导致激光穿透所述间隔凸起3，所述激光装置的功率需要根据板材的厚度等情况进行选定。
27.如图2所示，当多个所述间隔凸起3设为在所述焊缝2一侧的时候，首先所述激光装
置朝向所述第一镀锌板1发射激光，使所述第一镀锌板1的表面形成熔池，所述熔池在凝固的过程中膨胀形成了所述间隔凸起3，采用同样的步骤，在所述焊缝2的同一侧，沿所述焊缝2的长度方向上间隔第一预设距离，形成多个所述间隔凸起3，设置所述第一预设距离，便于锌气的溢出。
28.具体地，所述第一预设距离并不做具体地性限制，只要是不阻挡锌气的溢出即可，一般地，所述第一预设距离在0.1~0.2mm之间，所述第一预设距离过小时，不利于锌气的溢出，所述第一预设距离过大时，会导致所述间隔凸起3的支撑力度不够。
29.本发明的技术方案中，如图3所示，当多个所述间隔凸起3设为在所述焊缝2的两侧的时候，首先所述激光装置朝向所述焊缝2的一侧发射激光，使所述第一镀锌板1的表面形成熔池，所述熔池在凝固的过程中膨胀形成了形成了第一间隔凸起，然后再使用同样的方法在所述焊缝2的另一侧拉起形成第二间隔凸起，采用上述同样的步骤，在所述焊缝2的两侧，沿所述焊缝2的长度方向上间隔第二预设距离，形成多个间隔凸起3。
30.具体地，所述第二预设距离并不做具体地性限制，只要是不阻挡锌气的溢出即可，相较于在所述焊缝2的一侧设置一排所述间隔凸起3，在所述焊缝2的两侧均设置所述间隔凸起3，能够更好的支撑所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板，一般地，所述第二预设距离在0.1~0.2mm之间，所述第二预设距离过小时，不利于锌气的溢出，所述第二预设距离过大时，会导致所述间隔凸起3的支撑力度不够。两排所述间隔凸起3可如图3所示，交错设置，更有利于锌气的排出。
31.本发明的技术方案中，所述激光装置包括激光器以及振镜焊接头；所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板1上邻近所述焊缝2处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个所述间隔凸起3，包括：操作控制所述激光器以预设螺旋线轨迹活动，以及控制调节所述振镜焊接头的光学参数，以依次局部熔融所述第一镀锌板1上邻近所述焊缝2处的板材，以使得板材局部自外缘向中间突设，形成所述间隔凸起3；重复上述的步骤，以形成多个所述间隔凸起3。
32.本实施例中，所述激光装置可以包括脉冲激光装置、环形光斑激光装置等激光装置，本技术并不具体限制所述激光装置的类型，本技术以所述环形光斑激光装置为例，在所述第一镀锌板1上拉起多个所述间隔凸起3，具体思路如下：首先选取好所述激光器之后，所述激光器发射出的为双光束激光，所述双光束激光包括内束激光和外束激光，确定出所述激光器使用振镜焊接头，准直/聚焦为116/420，所述内束激光的纤芯外径为50μm，所述外束激光的纤芯外径为150μm，由于所述内束激光影响着所述间隔凸起3是否成型，所以需要对所述内光束的功率进行选择，当所述离焦量为+20mm时，点蚀高度与激光功率关系曲线如图6所示，最佳的所述内束激光功率为600~800w，所述外束激光的功率需要小于所述内束激光的功率，所以所述外束激光的功率选择范围在1500~2500w。所述激光器使用上述参数并且以预设螺旋线轨迹活动，以依次局部熔融所述第一镀锌板1上邻近所述焊缝2处的板材，以使得板材局部自外缘向中间突设，形成间隔凸起3，重复上述的步骤，以形成多个所述间隔凸起3。将所述间隔凸起3设置成螺旋轨迹的目的是为了增加融化的面积。
33.具体地，所述预设螺旋轨迹的外径为0.4mm，螺旋间距为0.06mm，目的是为了增加融化的面积。
34.本发明的技术方案中，所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板1上邻近所述焊缝2处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个所述间隔凸起3之后，还包括：测量各所述间隔凸起3的高度参数，并记录、统计各高度参数，如图8所示，为了保证多个所述间隔凸起3能够支撑起所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板之间的间隙，所以在制作多个所述间隔凸起3的时候，需要多个所述间隔凸起3的高度保持一致，这样才能够达到支撑的效果，所以在制作的时候，需要测量所述间隔凸起3的高度参数，并做好记录和统计，如图8所示是其中一个实施例，所述间隔凸起3的外径为121.25μm，高度为0.6mm，使多个所述间隔凸起3保持高度一直，便于支撑所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板，使所述间隙保持一直。
35.当所述激光装置为脉冲激光装置的时候，具体思路如下：首先选出所述激光器为qcw600（峰值6000w），也可以采用连续激光6000w的调制模式（等同于脉冲出光）；振镜焊接头，准直/聚焦为116/420，为了在所述第一镀锌板1上拉出所述间隔凸起3，对所述激光器为qcw600的发个功率、离焦量进行的选择，首先当所述激光器的脉宽为0.25ms，离焦量为+15mm时，点蚀高度与激光功率关系曲线如图4所示，从图中可以看出，最佳脉冲激光峰值功率范围是5000~6000w；离焦量是指激光焦点离作用物质间的距离，激光的离焦方式有正离焦和负离焦2种。焦平面位于工件上方的为正离焦，反之为负离焦，当所述激光器的功率为5500w，脉宽为0.25ms时，点蚀高度与离焦量的关系曲线如图5所示，从图中可以看出最佳离焦量的范围是+15~+35mm。所述激光器使用上述参数并且以预设螺旋线轨迹活动，以依次局部熔融所述第一镀锌板1上邻近所述焊缝2处的板材，以使得板材局部自外缘向中间突设，形成间隔凸起3，重复上述的步骤，以形成多个所述间隔凸起3。将所述间隔凸起3设置成螺旋轨迹的目的是为了增加融化的面积。
36.本实施例中，可以使用所述环形脉冲激光装置、环形光斑激光装置或其它型号的所述激光装置进行所述间隔凸起3的制作，打出的所述间隔凸起3可以是横截面为实心圆也可以为螺旋状，具体的形状并不做具体的限制，同时所述间隔凸起3的高度范围限制在所述0.05~0.2mm，当所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板之间的间隙过大，不利于所述第一镀锌板1和所述第二镀锌板的叠焊，当所述间隙过小的时候，不利于产生的锌气溢出，以导致上层板材熔池中的液态金属爆出形成飞溅。
37.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：提供待焊接的第一镀锌板和第二镀锌板；在所述第一镀锌板上开设焊缝；采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起；将所述第二镀锌板叠设在所述第一镀锌板上，以形成待焊接的叠设板组，其中，所述叠设板组内，多个所述间隔凸起使得在所述第一镀锌板和所述第二镀锌板之间形成透气间隙；再次采用所述激光装置对所述叠设板组的焊缝处进行激光焊接。2.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起，包括：采用激光装置在所述焊缝的一侧，熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，形成一个间隔凸起；采用上述同样的步骤，在所述焊缝的同一侧，沿所述焊缝的长度方向上间隔第一预设距离，形成多个间隔凸起。3.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起，包括：采用激光装置在所述焊缝的一侧，熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，形成第一间隔凸起，采用激光装置在所述焊缝的另一侧，沿所述焊缝的长度方向上间隔所述第一间隔凸起，熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，形成第二间隔凸起；采用上述同样的步骤，在所述焊缝的两侧，沿所述焊缝的长度方向上间隔第二预设距离，形成多个间隔凸起。4.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光装置包括激光器以及振镜焊接头；所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起，包括：操作控制所述激光器以预设螺旋线轨迹活动，以及控制调节所述振镜焊接头的光学参数，以依次局部熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材，以使得板材局部自外缘向中间突设，形成间隔凸起；重复上述的步骤，以形成多个间隔凸起。5.如权利要求4所述的激光焊接方法，其特征在于，所述预设螺旋轨迹的外径为0.4mm，螺旋间距为0.06mm。6.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述采用激光装置熔融所述第一镀锌板上邻近所述焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起之后，还包括：测量各所述间隔凸起的高度参数，并记录、统计各高度参数。7.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光装置包括脉冲激光器，其中：
所述脉冲激光器的发射功率为5000~6000w；和/或，所述脉冲激光器的离焦量为+15~+35mm；和/或，所述脉冲激光器的脉宽为0.25ms。8.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光装置包括环形光斑激光器，所述环形光斑激光器发射出双光束激光，所述双光束激光包括内束激光和外束激光，其中：所述内束激光的发射功率为：600~800w；和/或，所述内束激光的纤芯外径为50μm；和/或，所述外束激光的发射功率为1500~2500w；和/或，所述外束激光的纤芯外径为150μm。9.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，各所述间隔凸起的高度为0.05~0.2mm。10.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，多个所述间隔凸起的高度一致。

技术总结
本发明公开一种激光焊接方法，包括以下步骤：提供待焊接的第一镀锌板和第二镀锌板；在第一镀锌板上开设焊缝；采用激光装置熔融第一镀锌板上邻近焊缝处的板材并向外拉起，以使得局部突设，并形成多个间隔凸起；将第二镀锌板叠设在第一镀锌板上，以形成待焊接的叠设板组，其中，叠设板组内，多个间隔凸起使得在第一镀锌板和第二镀锌板之间形成透气间隙；再次采用激光装置对叠设板组的焊缝处进行激光焊接，本发明提供的技术方案中在叠设板组内设置了多个间隔凸起，通过多个间隔凸起使得在第一镀锌板和第二镀锌板之间形成透气间隙，以解决现有镀锌板在激光叠焊的时候出现上层板材熔池中的液态金属爆出形成飞溅的问题。中的液态金属爆出形成飞溅的问题。中的液态金属爆出形成飞溅的问题。


技术研发人员：钟立蓉 杨明 史记 张衍 何乐乐 高辉
受保护的技术使用者：武汉锐科光纤激光技术股份有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/7/22