一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法

技术特征：
1.一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将两块相同材料金属板焊接表面用无水乙醇进行擦拭，以去除表面油污和灰尘等，保证搭接时两板间无间隙；步骤2：将两块相同材料金属板以搭接的形式放置在焊接操作台上，并用夹具进行夹紧，保证在焊接过程中搭接的两板相对位置固定；步骤3：调整焊接焦点平面位置，使得激光焦点平面位于两板搭接的上板平面，并使得扫描振镜偏转5
°
以防激光沿原方向反射烧毁激光头；步骤4：设置激光扫描焊接工艺参数；步骤5：计算圆形扫描功率调节策略的参数，并设置下板的功率修正值；步骤6：按照设定好的圆形扫描功率调节策略和功率修正值进行加工，完成两块相同材料金属板的搭接焊。2.根据权利要求1所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，所述步骤1中实验所用金属板尺寸规格相同，焊接前使用无水乙醇对表面油污进行清洗，以去除表面油污和灰尘等，保证搭接时两板间无其他污物。3.根据权利要求1所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，所述两金属板搭接采用一上一下错开叠放的形式，并使用夹具对两板进行加紧。4.根据权利要求1所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，所述步骤3中使用六轴机器人调整扫描振镜的高度，采用激光焦点平面位于上板的方式，下板为正离焦，同时偏转扫描振镜，以防激光照射到工件后沿原方向反射烧毁激光器，偏转角度为5
°
，偏转方向为焊接方向的反方向。5.根据权利要求1所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，所述步骤4中工艺参数主要包括：扫描图形、扫描频率、扫描振幅、激光功率和焊接速度。6.根据权利要求1所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，所述圆形扫描功率调节策略的参数为基于线能量密度量化圆形扫描轨迹上不同位置的能量输入，按照与未调控时的输入能量一致以及垂直于焊接方向的各位置区域线能量密度相等的原则，计算出轨迹上不同位置的功率，实现了输入能量在空间上重新分配。7.根据权利要求1所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，所述设置下板的功率修正值，在保证下板垂直于焊接方向的各位置区域具有相同线能量密度的前提下，对下板功率进行进一步修正，以补偿板厚导致的离焦量变化以及激光束光斑面积差异。8.根据权利要求5所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，所述扫描图形为激光束因振镜扫描形成的轨迹，扫描频率为单位时间内激光束对扫描图形的循环次数，扫描频率单位hz，扫描振幅为扫描图形在垂直于焊接方向上的最大距离，对于圆形扫描图形，扫描振幅为圆的直径。9.根据权利要求8所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，其特征在于，所述扫描图形为圆形。10.根据权利要求1-9任一所述的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接
装置，其特征在于，包括光纤激光器、工控机和扫描振镜，所述光纤激光器和工控机的输出端均与扫描振镜的输入端连接。

技术总结
本发明公开了一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，包括以下步骤：步骤1：将两块相同材料金属板焊接表面用无水乙醇进行擦拭；步骤2：将两块相同材料金属板以搭接的形式放置在焊接操作台上；步骤3：调整焊接焦点平面位置；步骤4：设置激光扫描焊接工艺参数；步骤5：计算圆形扫描功率调节策略的参数，并设置下板的功率修正值；步骤6：按照设定好的圆形扫描功率调节策略和功率修正值进行加工，完成两块相同材料金属板的搭接焊。本发明实现了激光输入能量在空间上重新分配，克服了圆形扫描焊接时垂直于焊接方向能量分布不均匀而引起熔深质量缺陷问题，使得熔深轮廓曲线连续性较好，焊接缺陷也有所减少。焊接缺陷也有所减少。焊接缺陷也有所减少。


技术研发人员：张承瑞 陈赓 尹贻生 周立涛
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2022.08.23
技术公布日：2022/11/11