本發(fā)明涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，尤其涉及厚度小于1.5mm的薄板包邊焊縫的雙光束激光焊接機(jī)及其焊接方法。

　　背景技術(shù)：

　　激光焊接具有速度快，焊接深度大、變形小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其適用于一些精密部件及高質(zhì)量焊接要求的產(chǎn)品。薄板不銹鋼應(yīng)用及其廣泛，但是由于板材薄對(duì)焊接熱輸入非常敏感，很容易出現(xiàn)焊穿和變形的現(xiàn)象，而不銹鋼線膨脹系數(shù)較大，其薄板焊接更為困難，所以超薄板不銹鋼的密封性焊接一直是行業(yè)難題。一些加熱面積大的焊接方法不適合焊接薄板，焊接薄板最好選用能量密度集中的焊接方法。激光焊接熱輸入小，焊接速度快，非常適合薄板焊接。包邊焊縫在廚衛(wèi)、家居行業(yè)具有巨大市場(chǎng)潛力，目前行業(yè)內(nèi)針對(duì)這種焊縫使用的方法主要是人工點(diǎn)焊，但這種方法焊接后打磨量非常大、效率低、成本高等一系列缺點(diǎn)。

　　激光光學(xué)配置的選擇以及焊接工藝是如何利用激光自熔焊獲得無需打磨和后處理的包邊焊縫的關(guān)鍵。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的在于提供一種可保證焊縫熔深均與、焊縫光滑、無氧化、無焊接缺陷的雙光束激光焊接機(jī)及其焊接方法。

　　本發(fā)明提供一種雙光束激光焊接機(jī)，用于對(duì)第一薄板和第二薄板包邊焊接，其包括第一薄板和第二薄板的夾具、發(fā)出第一光斑和第二光斑的雙光束焊接頭、以及位于第一薄板和第二薄板上方的多功能氣罩；焊接時(shí)第一光斑和第二光斑分別并列排布于第一薄板和第二薄板上。

　　優(yōu)選地，所述第一光斑和第二光斑之間的間距控制在1.8mm-2.5mm之間，第一光斑和第二光斑的能量相同。

　　優(yōu)選地，第一薄板和第二薄板的搭接量為板厚的0.6-0.7之間。

　　優(yōu)選地，所述夾具包括具有第一表面和第二表面的夾具本體、將第一薄板固定在第一表面上的第一壓板、將第二薄板固定在第二表面上的第二壓板、以及控制第一表面和第二表面之間搭接量的多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓。

　　本發(fā)明還提供一種雙光束激光焊接方法，用于對(duì)第一薄板和第二薄板包邊焊接，包括如下步驟：

　　步驟S1：清洗第一薄板和第二薄板；

　　步驟S2：夾具按預(yù)設(shè)要求固定第一薄板和第二薄板，并使第一薄板和第二薄板的搭接量為板厚的0.6-0.7之間。

　　步驟S3：調(diào)節(jié)雙光束光斑位置及能量分布；

　　步驟S4：調(diào)整保護(hù)氣罩的氣流量及位置，設(shè)定好焊接工藝參數(shù)；

　　步驟S5：對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照預(yù)先規(guī)定的動(dòng)作流程進(jìn)行編程，雙光束焊接頭按照指定路徑對(duì)第一薄板和第二薄板進(jìn)行包邊焊接。

　　優(yōu)選地，步驟S1的具體方法為：第一薄板和第二薄板首先在超聲波清洗機(jī)中用酒精清洗10-20分鐘，然后用無塵布充分擦拭干凈，最后利用干燥的壓縮空氣吹凈。

　　優(yōu)選地，步驟S3的具體方法為：調(diào)整雙光束焊接頭的第一光斑和第二光斑的能量分布、以及第一光斑151和第二光斑之間的光斑距離L，使得第一光斑和第二光斑的能量比為50:50，第一光斑和第二光斑之間的實(shí)際距離為1.8mm-2.5mm之間。

　　優(yōu)選地，步驟S4的具體方法為：將裝有第一薄板和第二薄板的夾具放置在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的范圍區(qū)域下，調(diào)整好多功能保護(hù)氣罩，使得多功能保護(hù)氣罩位于焊縫上方9mm-11mm，側(cè)吹出氣口呈30°-60°對(duì)準(zhǔn)激光光斑位置，并與焊縫保持平行。

　　優(yōu)選地，步驟S5的具體方法為：焊接過程中使用的保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?/span>

　　優(yōu)選地，所述S5的具體方法為：雙光束焊接頭的起弧位置應(yīng)位于焊縫前端3～5mm處，收弧位置位于焊縫末端3～5mm處，焊接時(shí)第一光斑和第二光斑分別并列排布于第一薄板和第二薄板之上。

　　本發(fā)明通過對(duì)工件的仔細(xì)清理，防止外部因素導(dǎo)致的焊接缺陷；通過對(duì)薄板搭接方式的控制，有效的保證焊縫表面過渡光滑；通過對(duì)激光光源的選擇以及雙光束光斑的控制可以有效的保證焊接效果的穩(wěn)定性；通過對(duì)保護(hù)氣體的送氣方式以及氣體的選擇可以有效的防止焊縫表面的氧化現(xiàn)象；通過對(duì)工藝參數(shù)的精確控制可保證焊縫熔深的均勻性；通過本發(fā)明所述方法的使用，薄板包邊焊縫可實(shí)現(xiàn)表面過渡光滑、無氧化、無焊接缺陷的高質(zhì)量焊縫。

　　附圖說明

　　圖1為本發(fā)明雙光束激光焊接方法的具體流程圖；

　　圖2為本發(fā)明第一薄板和第二薄板搭接的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖3為本發(fā)明第一薄板和第二薄板搭接的又一結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖4為本發(fā)明夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖5為本發(fā)明雙光束的局部放大圖；

　　圖6為本發(fā)明雙光束激光焊接機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　具體實(shí)施方式

　　參閱圖1所示，本發(fā)明雙光束激光焊接機(jī)，用于將第一薄板(厚度0.6mm)111與第二薄板(厚度0.6mm)112固定裝夾后進(jìn)行激光包邊焊接。

　　本雙光束激光焊接機(jī)包括固定待焊接工件的夾具120、對(duì)待焊接工件進(jìn)行焊接的雙光束焊接頭130、以及位于焊接工件上方的多功能氣罩140。

　　本發(fā)明最佳實(shí)施例中的薄板包邊焊縫的雙光束激光焊接方法包括步驟S110～步驟S160。

　　提供的薄板包邊焊縫的雙光束激光焊接方法用于將薄板(厚度0.6mm)111與薄板(厚度0.6mm)112固定裝夾后進(jìn)行激光包邊焊接本發(fā)明最佳實(shí)施例中的薄板包邊焊縫的雙光束激光焊接方法包括步驟S110～步驟S160。

　　本激光焊接方法，如圖1所示，包括如下步驟：

　　步驟S1：清洗第一薄板和第二薄板。

　　步驟S1的具體方法為：第一薄板111和第二薄板112裝配之前，首先在超聲波清洗機(jī)中用酒精清洗10-20分鐘(最好為15分鐘)，然后用無塵布充分擦拭干凈，最后利用干燥的壓縮空氣吹凈，確保焊縫區(qū)域內(nèi)無殘留油污及其他顆粒。

　　步驟S2：夾具120按預(yù)設(shè)要求固定第一薄板111和第二薄板112。

　　步驟S2的具體方法為：利用夾具120裝夾第一薄板111和第二薄板112時(shí)以確保第一薄板111和第二薄板112裝夾到位，裝夾搭接方式如圖3所示，第一薄板111和第二薄板112的搭接量為板厚的0.6-0.7之間(最好為2/3)。如圖3所示，夾具120包括具有第一表面1241和第二表面1242的夾具本體124、將第一薄板111固定在第一表面1241上的第一壓板125、將第二薄板112固定在第二表面1242上的第二壓板126、以及控制第一表面1241和第二表面1242之間搭接量的多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓123。通過控制調(diào)節(jié)螺栓123來控制第一薄板111和第二薄板112之間的搭接方式，并使得第一薄板111和第二薄板112的搭接量為板厚的2/3。調(diào)節(jié)好第一薄板111和第二薄板112的搭接量后將第一壓板125和第二壓板126分別放置在第一薄板111和第二薄板112上方，并用緊固螺栓121均勻擰緊。擰緊過程中確保每個(gè)緊固螺栓121的預(yù)緊力大致相同，放置壓制過程中引起板材移位或者變形。

　　夾具20能適應(yīng)不同尺寸的板材，壓裝平穩(wěn)均勻，能有效的防止焊接過程中第一薄板111和第二薄板112的變形，能對(duì)焊縫的間隙和搭接方式進(jìn)行精密的調(diào)節(jié)，焊接過程中能進(jìn)行背部保護(hù)，不干涉吹保護(hù)氣體和焊接。

　　步驟S3：調(diào)節(jié)雙光束光斑位置及能量分布。

　　步驟S3的具體方法為：如圖6所示，調(diào)整雙光束焊接頭130的第一光斑151和第二光斑152的能量分布、以及第一光斑151和第二光斑152之間的光斑距離L，使得第一光斑151和第二光斑152的能量比約為50:50，第一光斑151和第二光斑152之間的實(shí)際距離L約為2.36mm，實(shí)際L位于1.8mm-2.5mm。

　　步驟S4：調(diào)整保護(hù)氣罩的氣流量及位置，設(shè)定好焊接工藝參數(shù)。

　　步驟S4的具體方法為：將裝有第一薄板111和第二薄板112的夾具120放置在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的范圍區(qū)域下，調(diào)整好多功能保護(hù)氣罩140，具體的，使得多功能保護(hù)氣罩140位于焊縫上方9mm-11mm(即位于第一薄板111和第二薄板112搭接處的上方10mm左右)，側(cè)吹出氣口呈30°-60°(最好為45°)對(duì)準(zhǔn)激光光斑位置，并與焊縫保持平行。

　　步驟S5：對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照預(yù)先規(guī)定的動(dòng)作流程進(jìn)行編程，雙光束焊接頭130按照指定路徑對(duì)第一薄板111和第二薄板112進(jìn)行包邊焊接：起弧、焊機(jī)、收弧。

　　步驟S5的具體方法為：焊接過程中使用的保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤獾确腔钚詺怏w(最好為氬氣)，多功能氣罩140側(cè)吹保護(hù)氣體流量為10～15L/min，拖罩所通保護(hù)氣體壓力為0.3～0.5MPa，側(cè)吹所通壓縮空氣壓力為0.5～0.7MPa，焊接過程中使焊接方向?yàn)镕，多功能氣罩140在熔池后上方。雙光束焊接頭130的起弧位置應(yīng)位于焊縫前端3～5mm處，收弧位置位于焊縫末端3～5mm處，焊接時(shí)第一光斑151和第二光斑152分別并列排布于第一薄板111和第二薄板112之上(如圖5所示)，第一光斑151和第二光斑152之間的間距L控制在2mm左右，第一光斑151和第二光斑152的能量相同。焊接過程中的主要參數(shù)包括激光功率、激光焦點(diǎn)高度、焊接速度等，針對(duì)第一薄板111和第二薄板112的特點(diǎn)，在實(shí)施例中選定的最佳工藝為：激光功率1300W左右，激光波動(dòng)范圍小于10W，離焦量+15mm，所述激光器芯徑在200～600μm之間(最佳實(shí)例300μm)，且激光焦點(diǎn)在焊接過程中的波動(dòng)少于0.15mm，焊接速度2m/min，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)際運(yùn)行路徑與預(yù)設(shè)路徑相差小于0.02mm，焊接過程中速度變化不超過0.2m/min，光斑間距2.36mm，光斑能量比50:50，光斑采用并列排布。

　　多功能氣罩140必須同時(shí)具備橫吹、側(cè)吹和拖罩保護(hù)功能，即能吹散焊接過程中產(chǎn)生的等離子體，也能使焊縫熔池部分完全覆蓋在保護(hù)氣體之下，防止焊接過程中發(fā)生氧化現(xiàn)象。

　　本發(fā)明通過對(duì)工件的仔細(xì)清理，防止外部因素導(dǎo)致的焊接缺陷；通過對(duì)薄板搭接方式的控制，有效的保證焊縫表面過渡光滑；通過對(duì)激光光源的選擇以及雙光束光斑的控制可以有效的保證焊接效果的穩(wěn)定性；通過對(duì)保護(hù)氣體的送氣方式以及氣體的選擇可以有效的防止焊縫表面的氧化現(xiàn)象；通過對(duì)工藝參數(shù)的精確控制可保證焊縫熔深的均勻性；通過本發(fā)明所述方法的使用，薄板包邊焊縫可實(shí)現(xiàn)表面過渡光滑、無氧化、無焊接缺陷的高質(zhì)量焊縫。

　　以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

　　技術(shù)特征：

　　1.一種雙光束激光焊接機(jī)，用于對(duì)第一薄板和第二薄板包邊焊接，其特征在于，其包括第一薄板和第二薄板的夾具、發(fā)出第一光斑和第二光斑的雙光束焊接頭、以及位于第一薄板和第二薄板上方的多功能氣罩；焊接時(shí)第一光斑和第二光斑分別并列排布于第一薄板和第二薄板上。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光束激光焊接機(jī)，其特征在于：所述第一光斑和第二光斑之間的間距控制在1.8mm-2.5mm之間，第一光斑和第二光斑的能量相同。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光束激光焊接機(jī)，其特征在于：第一薄板和第二薄板的搭接量為板厚的0.6-0.7之間。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光束激光焊接機(jī)，其特征在于：所述夾具包括具有第一表面和第二表面的夾具本體、將第一薄板固定在第一表面上的第一壓板、將第二薄板固定在第二表面上的第二壓板、以及控制第一表面和第二表面之間搭接量的多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓。

　　5.一種雙光束激光焊接方法，用于對(duì)第一薄板和第二薄板包邊焊接，其特征在于，包括如下步驟：

　　步驟S1：清洗第一薄板和第二薄板；

　　步驟S2：夾具按預(yù)設(shè)要求固定第一薄板和第二薄板，并使第一薄板和第二薄板的搭接量為板厚的0.6-0.7之間。

　　步驟S3：調(diào)節(jié)雙光束光斑位置及能量分布；

　　步驟S4：調(diào)整保護(hù)氣罩的氣流量及位置，設(shè)定好焊接工藝參數(shù)；

　　步驟S5：對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照預(yù)先規(guī)定的動(dòng)作流程進(jìn)行編程，雙光束焊接頭按照指定路徑對(duì)第一薄板和第二薄板進(jìn)行包邊焊接。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙光束激光焊接方法，其特征在于：步驟S1的具體方法為：第一薄板和第二薄板首先在超聲波清洗機(jī)中用酒精清洗10-20分鐘，然后用無塵布充分擦拭干凈，最后利用干燥的壓縮空氣吹凈。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙光束激光焊接方法，其特征在于：步驟S3的具體方法為：調(diào)整雙光束焊接頭的第一光斑和第二光斑的能量分布、以及第一光斑151和第二光斑之間的光斑距離L，使得第一光斑和第二光斑的能量比為50:50，第一光斑和第二光斑之間的實(shí)際距離為1.8mm-2.5mm之間。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙光束激光焊接方法，其特征在于：步驟S4的具體方法為：將裝有第一薄板和第二薄板的夾具放置在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的范圍區(qū)域下，調(diào)整好多功能保護(hù)氣罩，使得多功能保護(hù)氣罩位于焊縫上方9mm-11mm，側(cè)吹出氣口呈30°-60°對(duì)準(zhǔn)激光光斑位置，并與焊縫保持平行。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙光束激光焊接方法，其特征在于：步驟S5的具體方法為：焊接過程中使用的保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?/span>

　　10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙光束激光焊接方法，其特征在于：所述S5的具體方法為：雙光束焊接頭的起弧位置應(yīng)位于焊縫前端3～5mm處，收弧位置位于焊縫末端3～5mm處，焊接時(shí)第一光斑和第二光斑分別并列排布于第一薄板和第二薄板之上。

　　技術(shù)總結(jié)

　　本發(fā)明提供一種雙光束激光焊接機(jī)及其焊接方法，用于對(duì)第一薄板和第二薄板包邊焊接，其包括第一薄板和第二薄板的夾具、發(fā)出第一光斑和第二光斑的雙光束焊接頭、以及位于第一薄板和第二薄板上方的多功能氣罩；焊接時(shí)第一光斑和第二光斑分別并列排布于第一薄板和第二薄板上。本發(fā)明；通過對(duì)激光光源的選擇以及雙光束光斑的控制可以有效的保證焊接效果的穩(wěn)定性；通過對(duì)保護(hù)氣體的送氣方式以及氣體的選擇可以有效的防止焊縫表面的氧化現(xiàn)象；通過對(duì)工藝參數(shù)的精確控制可保證焊縫熔深的均勻性；通過本發(fā)明所述方法的使用，薄板包邊焊縫可實(shí)現(xiàn)表面過渡光滑、無氧化、無焊接缺陷的高質(zhì)量焊縫。