本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種改善焊縫質(zhì)量差異的激光焊接裝置及其工藝。

背景技術(shù)：

激光是受激發(fā)射光，是利用輻射激發(fā)光放大原理，使工作物質(zhì)受激而產(chǎn)生一種單色性高、方向性好及高亮度的光，經(jīng)透鏡高度聚焦后，供給焊接所需的高功率密度熱源；激光焊接是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件接縫所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法，在激光焊接時(shí)，一般在激光器上設(shè)置好焊接能量波形，在不同的時(shí)間，輸出不同的激光能量，而在焊接生產(chǎn)時(shí)，會由于不同種因素導(dǎo)致焊接質(zhì)量的差異，如：1、在大批量生產(chǎn)時(shí)，對于同一批次的每一個(gè)焊接零件，輸出的焊接能量波形是一樣的，但是對于同一批次的相同零件，因?yàn)榧庸こ叽绮灰恢滦?，會?dǎo)致焊縫配合情況各不相同，而焊縫配合的差異，會導(dǎo)致吸收激光的差異；2、對于不同批次的零件，因?yàn)椴牧闲阅艿牟町?，焊縫在吸收激光性能上也會有差異；3、焊接區(qū)域零件表面的清潔度不一樣，焊接時(shí)產(chǎn)生的飛濺也會不一致；4、每個(gè)焊接零件相對于激光焦點(diǎn)的位置變化不一樣，導(dǎo)致激光在焊接區(qū)域的能量密度不一樣，會導(dǎo)致焊接熔池反應(yīng)劇烈程度不一樣，導(dǎo)致焊縫的差異；5、焊接時(shí)保護(hù)氣的流量波動，會影響焊縫的保護(hù)氣氛圍，導(dǎo)致焊縫的差異；6、焊接時(shí)排風(fēng)流量的不穩(wěn)定，會影響焊縫的保護(hù)氣保護(hù)區(qū)域和焊縫的冷卻速度，導(dǎo)致焊縫的不一致性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種改善焊縫質(zhì)量差異的激光焊接裝置，其可有效消除因?yàn)楹附幽覆牡牟町悺⒑附咏裹c(diǎn)位置的差異、保護(hù)氣流量的差異、焊接排風(fēng)流量的差異等所帶來的焊縫質(zhì)量的差異，另外，本發(fā)明還提供了一種改善焊縫質(zhì)量差異的激光焊接工藝。

其技術(shù)方案是這樣的，一種改善焊縫質(zhì)量差異的激光焊接裝置，其包括激光發(fā)生器，其特征在于：所述激光發(fā)生器與控制器相連接，所述控制器還連接有紅外溫度傳感器，所述激光發(fā)生器傳輸連接激光耦合器，所述激光耦合器通過擴(kuò)束鏡、聚焦鏡后聚焦于焊接工件上，所述紅外溫度傳感器設(shè)置于靠近所述焊接工件的聚焦點(diǎn)處。

其進(jìn)一步特征在于，所述控制器采用單片機(jī)控制器，所述控制器的顯示接口連接有顯示器，所述控制器的輸出接口連接有兩個(gè)指示燈。

采用上述焊接裝置的焊接工藝，其特征在于：其包括以下工藝步驟：

（1）、激光發(fā)生器產(chǎn)生激光，經(jīng)過光纖傳輸?shù)郊す怦詈掀鳎瑥募す怦詈掀骼镙敵龅募す饨?jīng)過擴(kuò)束鏡后變?yōu)槠叫泄猓叫泄饨?jīng)過聚焦鏡，聚焦于焊接工件上；

（2）、通過所述步驟（1），在焊接工件上形成有焊接匙孔，隨著激光的移動，在焊接工件上形成焊接熔池，融化的金屬經(jīng)過冷卻后形成焊縫；

（3）、設(shè)置于靠近所述焊接工件聚焦點(diǎn)處的紅外溫度傳感器把測量焊接熔池的溫度值傳送給控制器，控制器根據(jù)反饋的溫度值與設(shè)定的溫度值比較，輸出激光能量信號給激光發(fā)生器，隨后激光發(fā)生器根據(jù)控制器送來的激光能量模信號，輸出對應(yīng)的激光能量。

其進(jìn)一步特征在于：在所述步驟（3）中，其具體的控制步驟是：

（a）、系統(tǒng)初始化，設(shè)置溫度爬坡曲線和溫度設(shè)定值；

（b）、在焊接開始時(shí)，所述控制器根據(jù)一定的爬坡曲線設(shè)置輸出激光能量信號，所述紅外溫度傳感器反饋溫度信號，刷新溫度和狀態(tài)顯示；

（c）、如果焊接時(shí)間未達(dá)到200MS，或者測得的溫度值未達(dá)到設(shè)定的焊接溫度值，就返回所述步驟（b）中繼續(xù)測量輸出，否則就進(jìn)行下一步；

（d）、紅外溫度傳感器繼續(xù)反饋溫度信號，刷新溫度和狀態(tài)顯示，根據(jù)設(shè)定的焊接溫度，控制器利用PID調(diào)節(jié)輸出需要的激光能量；

（e）、如果激光焊接時(shí)間到，控制器輸出停止焊接信號，激光停止，否則返回所述步驟（d）中繼續(xù)輸出；

所述紅外溫度傳感器聚焦于所述焊接熔池的根部，即距離所述焊接匙孔后方2mm~3mm位置處。

本發(fā)明的有益效果是，激光耦合器通過擴(kuò)束鏡、聚焦鏡后聚焦于焊接工件上，紅外溫度傳感器設(shè)置于靠近焊接工件的聚焦點(diǎn)處，則在焊接工件上會形成焊接匙孔，隨著激光的移動，在焊接工件上形成焊接熔池，融化的金屬經(jīng)過冷卻后形成焊縫，紅外溫度傳感器可把測量焊接熔池的溫度值傳送給控制器，則控制器可根據(jù)反饋溫度作出實(shí)時(shí)能量信號給激光耦合器，隨后激光發(fā)生器根據(jù)控制器送來的激光能量模信號，輸出對應(yīng)的激光能量，從而有效控制焊接熔池的溫度，并可有效的控制焊接質(zhì)量，保證各零件的焊縫一致性，而通過反饋焊接熔池的溫度，可以消除因?yàn)榧庸こ叽绮灰恢?，零件表面清潔度不一致、焊接母材的差異、焊接焦點(diǎn)位置的差異、保護(hù)氣流量的差異、焊接排風(fēng)流量的差異等所帶來的焊縫質(zhì)量的差異。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 為本發(fā)明的電氣控制原理圖；

圖3 為本發(fā)明的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1~圖3所示，一種改善焊縫質(zhì)量差異的激光焊接裝置，包括激光發(fā)生器10，激光發(fā)生器10與控制器11相連接，控制器11和激光發(fā)生器10之間，通過輸入輸出接口，交換開始焊接和結(jié)束焊接信號，控制器11還連接有紅外溫度傳感器5，紅外溫度傳感器5可把測量的溫度值以模擬量方式送給控制器11，激光發(fā)生器10經(jīng)過光纖9傳輸連接激光耦合器8，激光耦合器8通過擴(kuò)束鏡7、聚焦鏡6后聚焦于焊接工件2上，紅外溫度傳感器5設(shè)置于靠近焊接工件2的聚焦點(diǎn)處，即聚焦于焊接工件2的聚焦點(diǎn)后方2mm~3mm位置處，以及激光發(fā)生器10的激光焊接時(shí)間至多200MS。

控制器11采用單片機(jī)控制器，控制器11的顯示接口連接有顯示器，可用于顯示紅外溫度傳感器5測量到的溫度值；控制器11的輸出接口連接有兩個(gè)LED指示燈，一個(gè)是工作運(yùn)行指示燈，另一個(gè)是故障指示燈。

采用上述焊接裝置的焊接工藝，其包括以下工藝步驟：

（1）、激光發(fā)生器10產(chǎn)生激光，經(jīng)過光纖9傳輸?shù)郊す怦詈掀?，從激光耦合器8里輸出的激光經(jīng)過擴(kuò)束鏡7后變?yōu)槠叫泄?，平行光?jīng)過聚焦鏡6，聚焦于焊接工件2上；

（2）、通過步驟（1），在焊接工件2上形成有焊接匙孔3，隨著激光的移動，在焊接工件2上形成焊接熔池4，融化的金屬經(jīng)過冷卻后形成焊縫1；其中焊接匙孔3有利于材料對激光的吸收；紅外溫度傳感器5測量焊接熔池4的溫度

（3）、紅外溫度傳感器5聚焦于焊接熔池4的根部，即距離焊接匙孔3后方2.5mm位置處，則紅外溫度傳感器5把測量焊接熔池4的溫度值以模擬量輸入傳送給控制器11，控制器11根據(jù)反饋的溫度值與設(shè)定的溫度值比較，輸出激光能量信號給激光發(fā)生器10，隨后激光發(fā)生器10根據(jù)控制器送來的激光能量模信號，輸出對應(yīng)的激光能量。

在步驟（3）中，其具體的控制步驟是：

（a）、系統(tǒng)初始化，設(shè)置溫度爬坡曲線和溫度設(shè)定值；

（b）、在焊接開始時(shí)，因?yàn)檫€沒有形成焊接熔池4，紅外溫度傳感器5測量的溫度信號不是焊接熔池4的溫度，則控制器11根據(jù)一定的爬坡曲線設(shè)置輸出激光能量信號，其爬坡曲線具體為隨著時(shí)間的延長，溫度逐步升高的曲線，紅外溫度傳感器5反饋溫度信號，刷新溫度和狀態(tài)顯示；

（c）、如果焊接時(shí)間未達(dá)到200MS，其是指爬坡時(shí)間最長為200MS，或者測得的溫度值未達(dá)到設(shè)定的焊接溫度值，就返回步驟（b）中繼續(xù)測量輸出，否則就進(jìn)行下一步；

（d）、紅外溫度傳感器5繼續(xù)反饋溫度信號，刷新溫度和狀態(tài)顯示，根據(jù)設(shè)定的焊接溫度，控制器11利用PID調(diào)節(jié)輸出需要的激光能量；

（e）、如果激光焊接時(shí)間到，其激光焊接時(shí)間也就是以設(shè)置溫度從開始焊接到焊接結(jié)束的時(shí)間，控制器11輸出停止焊接信號，激光停止，否則返回步驟（d）中繼續(xù)輸出。