[发明专利]一种铝合金的双光束激光焊接方法及装置

说明书

本发明公开了一种铝合金的双光束激光焊接方法及装置，所述铝合金的双光束激光焊接方法包括步骤：将高功率半导体激光器、单模光纤激光器同时作为焊接光源，其中，高功率半导体激光器的激光功率为2～3KW；焊接铝合金时，将两个激光器各自发出的激光光束耦合聚焦到焊接头，共同作用于焊接件上，其中，高功率半导体激光器的光斑直径：单模光纤激光器的光斑直径＝(2～4):1。本发明通过选择不同波长、不同光斑尺寸的两束激光共同作用于同一熔池，通过调整两束激光的能量分布，改变匙孔的存在模式及熔池的流动方式，从而提高焊接稳定性以提高铝合金焊缝质量，减少气孔缺陷。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种铝合金的双光束激光焊接方法及装置。

背景技术

铝及铝合金具有质量轻、比强度高、无磁性、耐锈蚀、热稳定性好等优点，广泛应用于机械五金、电子电气、电池工业、消费类电子产品等诸多领域、众多产品上。随着工业企业对铝及铝合金材质使用量的日益增加，以及焊接结构的大量使用，铝及铝合金焊接技术也越来越显现其重要性。现代焊接技术，尤其是激光焊接技术的发展，促进了铝及铝合金焊接技术的进步。

激光焊接技术作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，由于具有其他熔焊方法无法比拟的优势越来越受到人们的关注和认可，已经取得长足的发展并成功应用到机械制造、航空航天、新能源汽车制造、动力电池、消费电子等工业领域。虽然用激光焊接铝合金具有很多优势，但铝及铝合金在焊接过程中激光热源与材料复杂的相互作用，以及铝合金本身特殊的物理性能，焊接时存在对激光反射率高、合金元素烧损严重、焊接过程不稳定、易产生气孔缺陷等问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金的双光束激光焊接方法及装置，从而克服现有的铝及铝合金焊接时存在对激光反射率高、合金元素烧损严重、焊接过程不稳定、易产生气孔缺陷等的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种铝合金的双光束激光焊接方法，其中，包括步骤：

将高功率半导体激光器、单模光纤激光器同时作为焊接光源，其中，高功率半导体激光器的激光功率为2～3KW；

焊接铝合金时，将两个激光器各自发出的激光光束耦合聚焦到焊接头，共同作用于焊接件上，其中，高功率半导体激光器的光斑直径：单模光纤激光器的光斑直径＝(2～4):1。

所述的铝合金的双光束激光焊接方法，其中，所述高功率半导体激光器的光斑直径为0.6～1.6mm。

所述的铝合金的双光束激光焊接方法，其中，所述单模光纤激光器的光斑直径为0.2～0.8mm。

所述的铝合金的双光束激光焊接方法，其中，焊接铝合金时，焊接速度为20～200mm/s。

所述的铝合金的双光束激光焊接方法，其中，焊接铝合金时，采用氩气进行保护，氩气流量为10～15L/min。

本发明还提供一种铝合金的双光束激光焊接装置，其中，包括：高功率半导体激光器、单模光纤激光器、焊接头，其中，高功率半导体激光器、单模光纤激光器各自发出的激光光束耦合聚焦到焊接头上，用于作为焊接光源共同作用于焊接件上；所述高功率半导体激光器的激光功率为2～3KW；高功率半导体激光器的光斑直径：单模光纤激光器的光斑直径＝(2～4):1。

所述的铝合金的双光束激光焊接装置，其中，所述高功率半导体激光器的光斑直径为0.6～1.6mm。

所述的铝合金的双光束激光焊接装置，其中，所述单模光纤激光器的光斑直径为0.2～0.8mm。

所述的铝合金的双光束激光焊接装置，其中，所述高功率半导体激光器激光波长为800～1100nm。