[发明专利]一种用于曲面薄壁结构的激光清洗与激光焊接一体化装备与方法

说明书

本发明公开一种用于曲面薄壁结构的激光清洗与激光焊接一体化装备与方法，焊接系统包括第一激光发生器、第二激光发生器、测距系统、延时系统、自动调焦系统和清渣装置，其中测距系统包括分光系统和光信号传感器。第二激光发生器制造清洗激光束，经由分光系统生成平行于清洗光束的测距光束。第一激光发生器制造焊接激光束。延时系统根据实际焊速调节实时距离信号。自动调焦系统对透过激光束进行自动调焦处理，使激光在待焊试样表面按要求聚焦并工作。在第二激光发生器后侧安装有清渣喷嘴，通过喷出高速高压气流清除激光清洗产生的残渣。该发明避免了因不平整表面而难以控制激光束聚焦位置造成的焊接效果差的缺点，有效保证曲面焊缝的均匀性和良好焊缝质量。

技术领域

本发明有关激光焊接系统，具体而言是涉及是一种用于曲面连接的激光清洗与激光焊接一体化焊接系统，属于激光焊接技术领域。

背景技术

激光清洗是一种新型的表面预处理方法，具有清洗效率高、清洁质量好、适用对象广、基体损伤小、劳动强度低、不污染环境和便于实现自动化等一系列优点。焊前激光清洗能够有效的去除试样表面的氧化膜原始氧化膜，可大大降低焊后焊缝内工艺气孔和氢气孔的产生倾向，并增加表面对激光的吸收率，改善熔滴在表面的铺展润湿性，从而提高焊缝的成形质量。激光焊接是一种利用高能量密度的激光束作为热源的高效的、精密的焊接方法，是激光材料加工技术应用的重要方面之一。激光焊接是通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，在许多领域都有广泛的应用价值。目前激光清洗和激光焊接采用不同的激光器，成本较高、设备复杂体积较大，同时大多只能用于平面连接，因而急需一套用于曲面连接的激光清洗和激光焊接一体化的设备。

发明内容

为了获得较好的曲面连接质量，提高激光清洗与激光焊接效率，本发明提供一种用于曲面连接的激光清洗与激光焊接一体化焊接系统与焊接方法，其能够适应于复杂曲面的连接工况，将激光清洗与激光焊接有效结合起来，实现一体化操作，安全高效。

本发明采用如下技术方案：一种用于曲面连接的激光清洗与激光焊接一体化焊接系统，包括第一激光发生器、第二激光发生器、测距系统、延时系统、自动调焦系统和清渣装置，其中测距系统包括分光系统和光信号传感器。所述第二激光发生器制造清洗激光束，经由分光系统生成平行于清洗光束的测距光束，测距光束探测到待焊试样表面发生反射，经光信号传感器接收生成距离信号。所述第一激光发生器制造焊接激光束。所述延时系统根据实际焊速调节实时距离信号，分别传递给清洗激光束与焊接激光束所配置的自动调焦系统。所述自动调焦系统位于激光发生器下方，接收距离信号后对透过激光束进行自动调焦处理，使激光在待焊试样表面按要求聚焦并工作。在第二激光发生器后侧安装有清渣喷嘴，通过喷出高速高压气流清除激光清洗产生的残渣。

本发明还采用如下技术方案：一种用于曲面连接的激光清洗与激光焊接一体化焊接方法，包括如下步骤：

S1：延时系统输入预设焊接速度参数；

S2：打开第一激光发生器，产生清洗激光光束；

S3：打开清渣装置，产生清理气流；

S4：清洗激光光束经由分光系统形成测距光束，探测到待焊件表面反射由光信号传输系统生成即时距离信号，传输给第一自动调焦系统，对清洗激光光束进行调焦处理；

S5：延时系统接收距离信号，根据焊接速度控制第二激光发生器开关始，打开第二激光发生器，产生焊接激光光束；

S6：延时系统接收距离信号，传递给第二自动调焦系统，根据焊接速度和即时距离信号对焊接激光光束进行调焦处理；

S7：测距光束到达每条焊道末端，获得突变距离信号，传递给延时系统，延时系统调节后即时突变距离信号将触发第一激光发生器关闭模块和第二激光发生器关闭模块，结束激光清洗与焊接；

S8：手动关闭清渣装置，焊接结束。