專利名稱：一種激光-電弧復合熱源焊接方法及焊接裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于激光焊接領域，尤其涉及一種激光-電弧復合熱源焊接方法及焊 接裝置。
背景技術：
隨著工業技術的發展，激光焊接工藝越來越多地受到重視，并應用于各行
各業中，采用大功率激光器進行焊接的需求越來越多。然而，YAG激光器的光 電轉化效率約3%, C02激光器的光電轉化效率只有10%左右，因此導致能源 利用率4氐，加工成本高。
發明內容
本發明實施例的目的在于提供一種激光-電弧復合熱源焊接方法，旨在解決 現有的大功率激光焊接中能源利用率低、加工成本高的問題。
本發明實施例是這樣實現的， 一種激光-電弧復合熱源焊接方法，所述方法 包括下述步驟
電弧作用于待焊工件形成電弧熔池；
中小功率的激光輻射于所述電弧熔池并形成鎖孔；
所述電弧作用于所述激光，所述激光吸收率增加，所述鎖孔穩定；
所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。
作為本發明的一個實施例，所述電弧與所述激光在所述待焊工件表面的水 平距離隨著所述待焊工件厚度的增大而增大。
其中，所述電弧與所述激光在所述待焊工件表面的水平距離為0.5-5mm。 在本發明實施例中，所述電弧與所述激光之間的夾角小于等于30度。作為本發明的一個實施例，所述中小功率的激光的功率為50-1000W,所述
電弧的電流為20-300A。
作為本發明的一個實施例，所述電弧為鴒極氬弧、熔化極氣體或等離子弧。 作為本發明的 一個實施例，所述激光與所述電弧的復合方式為同軸復合或
旁軸復合。
本發明實施例的另一目的還在于提供一種焊接裝置，所述焊接裝置包括 電弧焊槍以及中小功率激光器；所述電弧焊槍在接通電源時產生電弧；所述電 弧作用于待焊工件形成電弧熔池；所述中小功率激光器發射中小功率的激光； 所述激光輻射于所述電弧熔池并形成鎖孔；所述電弧作用于所述激光，所述激 光吸收率增加，所述鎖孔穩定；所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。
作為本發明的一個實施例，所述電弧焊槍為鎢極氬弧焊槍、熔化極電弧焊 槍或等離子弧焊槍。作為本發明的一個實施例，所述激光器為光纖激光器。
本發明提供的激光-電弧復合熱源焊接方法采用電弧和中小功率的激光作 為復合熱源，通過激光與電弧的相互作用使得焊縫熔深增大，寬度增加，達到 了千瓦級高功率激光器的焊接效果，提高了能源利用率、降低了加工成本。
圖1是本發明實施例提供的一種激光-電弧復合熱源焊接方法的實現流程
圖2是本發明實施例提供的采用激光-電弧復合熱源焊接方法進行焊接的 焊接裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實 施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅 僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明實施例提供的激光-電弧復合熱源焊接方法采用電弧和中小功率的 激光作為復合熱源，通過激光與電弧的相互作用使得焊縫熔深增大，寬度增加。
本發明實施例提供的一種激光-電弧復合熱源焊接方法的實現流程如圖1 所示，為了便于說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下。
一種激光-電弧復合熱源焊接方法包括下述步驟
在步驟S101中，電弧作用于待焊工件形成電弧熔池；
在步驟S102中，中小功率的激光輻射于電弧熔池并形成鎖孔；其中，中小 功率的激光的功率為50-1000W，電弧的電流為20-300A。
在步驟S103中，電弧作用于激光，激光吸收率增加，鎖孔穩定；
在步驟S104中，激光控制電弧收縮，焊縫熔深增大。
作為本發明的一個實施例，電弧與激光在待焊工件表面的水平距離隨著所 述待焊工件厚度的增大而增大。其中，電弧與激光在待焊工件表面的水平距離
為0.5-5mm。
在本發明實施例中，采用電弧和中小功率的激光這兩種熱源有機結合，充 分發揮二者各自的獨特優勢電弧的焊縫搭橋能力很強，激光輻射于電弧熔池 的前沿，增強了激光鎖孔的穩定性；同時引入高光束質量的中小功率激光，誘 導電弧急劇收縮，能量密度顯著增加，焊縫熔深、寬度明顯增加，可達到千瓦 級高功率激光焊接的效果，降低了加工成本，節約了電力資源。同時，電鄰4皮 激光"牢牢"控制，電弧穩定性高，可實現薄板的高速焊接。
圖2示出了本發明實施例提供的采用激光-電弧復合熱源焊接方法進行焊 接的焊接裝置的結構，為了便于說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分， 詳述如下。
該焊接裝置包括中小功率激光器21以及電弧焊槍22;電弧焊槍22在接 通電源時產生電弧220,電弧220作用于待焊工件23形成電弧熔池；中小功率 激光器21發射中小功率的激光210，激光210輻射于電弧熔池并形成鎖孔；電 弧220作用于激光210，激光210吸收率增加，鎖孔穩定；激光210控制電弧220收縮，焊縫熔深增大。
作為本發明的一個實施例，中小功率激光器21為光纖激光器。光纖激光器 可以產生光束質量非常好(光束因子M2〈.l)的激光210;功率密度很高，易形 成穩定的鎖孔，同時焦深較大，對焊接高度敏感性較低。同時功率為50-1000W 的激光210光電轉化效率高，能量利用率高，設備易維護。
在本發明實施例中，電弧220與激光210在4寺焊工件23表面的水平距離D 隨著待焊工件23厚度的增大而增大；其中，電弧220與激光210在待焊工件 23表面的水平3巨離D為0.5-5mm。
作為本發明的一個實施例，電弧220與激光210之間的夾角a小于等于30度。
在本發明實施例中，電弧焊槍22可以為鎢極氬弧焊槍、熔化極電弧焊槍或 等離子弧焊槍。電弧焊槍22產生的電弧220的電流為20-300A。
在本發明實施例中，激光210與電弧220的復合方式為同軸復合或旁軸復 合,在激光-電弧旁軸或同軸復合工藝中，電弧220具有很強的橋接能力，激光 210作用于電弧熔池的區域，形成穩定的鎖孔，同時增加了激光210的利用率。
在本發明實施例中，引入電弧220作為熱源，避免了激光小光斑橋接能力 差的缺點，同時，激光210作用于電弧熔池區域，增大了對間隙的適應性，同 時使得鎖孔更加穩定；激光210使電弧220急劇收縮，能量密度增大，可達到 千瓦級高功率激光器的焊接效果，大大降低了加工成本，提高了能量利用率； 另外，激光210可以牢牢地控制電弧220，使得電弧220的穩定性得到增強， 可實現高速焊。
在本發明實施例中，可以根據待焊工件23的材料、熔深要求、裝配間隙調 整激光210的功率、電弧220的功率(電流與電壓之積)以及保護氣體的流量。
本發明實施例提供的激光-電弧復合熱源焊接方法采用電弧和中小功率的 激光作為復合熱源，通過激光與電弧的相互作用使得焊縫熔深增大，寬度增加， 達到了千瓦級高功率激光器的焊接效果，提高了能源利用率、降低了加工成本。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發 明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明 的保護范圍之內。
權利要求
1、一種激光-電弧復合熱源焊接方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟電弧作用于待焊工件形成電弧熔池；中小功率的激光輻射于所述電弧熔池并形成鎖孔；所述電弧作用于所述激光，所述激光吸收率增加，所述鎖孔穩定；所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。
2、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述電弧與所述激光在所述待 焊工件表面的水平距離隨著所述待焊工件厚度的增大而增大。
3、 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述電弧與所述激光在所述待 焊工件表面的水平距離為0.5-5mm。
4、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述電弧與所述激光之間的夾 角小于等于30度。
5、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述中小功率的激光的功率為 50-1000W，所述電弧的電流為20-300A。
6、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述電弧為鎢極氬弧、熔化極 電弧或等離子弧。
7、 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光與所述電弧的復合方 式為同軸復合或旁軸復合。
8、 一種焊接裝置，其特征在于，所述焊接裝置包括電弧焊槍以及中小功 率激光器；所述電弧焊槍在接通電源時產生電弧；所述電弧作用于待焊工件形 成電弧熔池；所述中小功率激光器發射中小功率的激光；所述激光輻射于所述 電弧熔池并形成鎖孔；所述電弧作用于所述激光，所述激光吸收率增加，所述 鎖孔穩定；所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。
9、 如權利要求8所述的焊接裝置，其特征在于，所述電弧焊槍為鎢極氬弧 焊槍、熔化極電弧焊槍或等離子弧焊槍。
10、如權利要求8所述的焊接裝置，其特征在于，所述激光器為光纖激光<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
本發明適用于激光焊接領域，提供了一種激光-電弧復合熱源焊接方法及焊接裝置；所述方法包括下述步驟電弧作用于待焊工件形成電弧熔池；中小功率的激光輻射于所述電弧熔池并形成鎖孔；所述電弧作用于所述激光，所述激光吸收率增加，所述鎖孔穩定；所述激光控制所述電弧收縮，焊縫熔深增大。本發明提供的激光-電弧復合熱源焊接方法采用電弧和中小功率的激光作為復合熱源，通過激光與電弧的相互作用使得焊縫熔深增大，寬度增加，達到了千瓦級高功率激光器的焊接效果，提高了能源利用率、降低了加工成本。
文檔編號B23K28/00GK101549440SQ200910107260
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者朱寶華, 江柏霖, 覃高鵬, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司