[发明专利]一种基于激光超声的双光束激光焊接方法

权利要求书

1.一种基于激光超声的双光束激光焊接方法，其特征在于：所述方法采用脉冲振荡激光束辅助主热源激光束组成的双激光束熔化待焊接工件形成熔池，并通过脉冲振荡激光束高频振荡激光熔池，激励产生熔池超声能场，从而形成致密且细晶的焊缝组织结构，其包括如下步骤：

1）调整主热源激光和脉冲振荡激光的相对位置，使得两者的出射激光束位于同一平面或同轴；

2）设定主热源激光束与脉冲振荡激光束能量的协同工作模式：

当主热源激光为非脉冲模式时，脉冲振荡激光脉冲能量与主热源激光能量为任意匹配；

当主热源激光为脉冲模式时，脉冲振荡激光脉冲与主热源激光脉冲的能量匹配包括：

当主热源激光脉冲与脉冲振荡激光脉冲为同步脉冲，在一个能量匹配周期内，脉冲能量匹配为峰值-峰值匹配；

当主热源激光脉冲与脉冲振荡激光脉冲为异步脉冲，脉冲振荡激光脉冲频率至少2倍于主热源激光脉冲频率，在一个能量匹配周期内，至少包括一个脉冲能量匹配为峰值-峰值匹配，其余脉冲能量匹配为峰值-基值匹配；

3）设定脉冲振荡激光束作用模式为定点扫描，脉冲振荡激光束定点作用于熔池区域，脉冲振荡激光束的运动速率与主热源激光束运动速率相同；

4）启动焊接程序，主热源激光器和脉冲振荡激光器工作，出射主热源激光束和脉冲振荡激光束，脉冲振荡激光脉冲频率为可听声频100Hz～20kHz或超声频20kHz以上，脉冲峰值功率不低于2kW，开始焊接；

5）焊接结束时，先关停脉冲振荡激光束出射，再熄灭主热源激光束，延迟停止保护气，结束全部焊接流程。

2.根据权利要求1所述的基于激光超声的双光束激光焊接方法，其特征在于：所述主热源激光束为非脉冲模式或脉冲模式，当主热源激光束为脉冲模式时，其与脉冲振荡激光脉冲为异步脉冲。

3.根据权利要求1或2所述的基于激光超声的双光束激光焊接方法，其特征在于：所述主热源激光束为光纤激光或半导体激光，脉冲振荡激光束为Q调制的Nd:YAG脉冲激光。

4.根据权利要求1或2所述的基于激光超声的双光束激光焊接方法，其特征在于：所述脉冲振荡激光与主热源激光为旁轴双激光束或同轴双激光束；

当脉冲振荡激光与主热源激光为旁轴双激光束时，以工作台前进方向为参照，脉冲振荡激光束作用点在后，主热源激光束作用点在前，使得脉冲振荡激光束能量作用于熔池尾部区域；

当脉冲振荡激光与主热源激光为同轴双激光束时，脉冲振荡激光束与主热源激光束光路内部同轴出射，脉冲振荡激光束能量作用于主热源激光束产生的熔池中心。

5.根据权利要求1或2所述的基于激光超声的双光束激光焊接方法，其特征在于：所述主热源激光束的额定功率范围为1~6kW。