[发明专利]一种用于蒙皮-桁条的柔性激光焊接方法及装置

说明书

本发明提供一种用于蒙皮‑桁条的柔性激光焊接方法及装置，包括：离线编程系统获取焊缝轨迹，激光焊接系统获取焊缝轨迹的间隙数据，焊前扫描系统建立间隙宽度与焊缝长度的函数关系；中央控制系统判断装配条件是否满足激光焊接要求；在装配条件满足激光焊接要求时，工艺规划系统获取相关特征信息，并根据相关特征信息以及模型参数数据库获取点焊工艺方案；激光焊接系统根据点焊工艺方案，采用脉冲激光在焊接区域进行点焊，熔池监测系统对整个点焊过程进行实时观察记录。本发明对不同位置曲率时时变化的空间复杂曲线焊缝进行体系化分步焊接，达到降低工艺参数敏感性，避免未焊透、焊漏等缺陷的产生，提高焊接过程稳定性并改善焊缝质量的目的。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术，尤其涉及一种用于蒙皮-桁条的柔性激光焊接方法及装置。

背景技术

TC4钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性能优异等特点，经热处理加工后塑性良好、强度较高，表现出良好的综合力学性能，被广泛应用于航空航天领域。我国航空工业以大型化、轻量化、复杂化等作为主要发展方针，正处于前所未有的蓬勃发展阶段，基于此现实需求，作为一种重要轻质结构的钛合金蒙皮-桁条结构的应用愈加广泛。双激光束双侧同步焊接技术具有焊接速度高、热输入低、能量密度高等优点，其较低的热输入可以最大限度的减少变形并降低残余应力。此外，该技术不易破坏蒙皮外表面，适合应用于对结构完整性要求较高的领域。因此，双激光束双侧同步焊接是一种十分理想的用于连接钛合金蒙皮-桁条结构的焊接工艺。

然而，激光焊接是一个瞬变、高温且多重力场相互作用的过程，如何调控其焊接过程的稳定性一直是一个至关重要的研究内容。此外，钛合金蒙皮-桁条结构在航空工业实际应用过程中常出现在大型薄壁复杂焊接结构件中，其焊缝轨迹通常为空间复杂曲线且焊接距离较长，同时薄板焊接对于工艺参数更为敏感，这对如何实现薄壁钛合金蒙皮-长桁条空间复杂曲线焊缝的持续稳定焊接提出了更为严峻的挑战。

发明内容

本发明实施例提供一种用于蒙皮-桁条的柔性激光焊接方法及装置，以实现对不同位置曲率时时变化的空间复杂曲线焊缝进行体系化分步焊接，达到降低工艺参数敏感性，避免未焊透、焊漏等缺陷的产生，提高焊接过程稳定性并改善焊缝质量的目的。

第一方面，本发明实施例提供一种用于蒙皮-桁条的柔性激光焊接方法，包括：

离线编程系统获取焊缝轨迹，激光焊接系统获取所述焊缝轨迹的间隙数据，焊前扫描系统建立间隙宽度与焊缝长度的函数关系；

中央控制系统判断装配条件是否满足激光焊接要求；

在装配条件满足激光焊接要求时，工艺规划系统获取相关特征信息，并根据所述相关特征信息以及模型参数数据库获取点焊工艺方案；

激光焊接系统根据所述点焊工艺方案，采用脉冲激光在焊接区域进行点焊，熔池监测系统对整个点焊过程进行实时观察记录，所述中央控制系统将熔池形态特征数据导入特征数据库，优化工艺参数预测模型，更新模型参数数据库；

所述工艺规划系统根据所述模型参数数据库以及所述点焊工艺方案，获取弥合焊工艺方案；

所述激光焊接系统根据所述弥合焊工艺方案，采用脉冲激光对全焊接区域开展弥合焊，所述熔池监测系统对整个弥合焊过程的熔池形态进行实时监测，当蒙皮侧焊透深度偏离蒙皮厚度的第一百分比时，所述中央控制系统调节焊接参数，获取弥合焊整体焊接过程焊缝形貌特征数据及损失值；

所述工艺规划系统根据所述模型参数数据库以及所述弥合焊工艺方案，获取正式焊工艺方案；

所述激光焊接系统根据所述正式焊工艺方案，采用连续激光对全焊接区域进行焊接，所述熔池监测系统实时监测整个焊接过程的熔池形态，当蒙皮侧焊透深度偏离蒙皮厚度的第二百分比时，所述中央控制系统调节所述焊接参数。

进一步地，离线编程系统获取焊缝轨迹，激光焊接系统获取所述焊缝轨迹的间隙数据，焊前扫描系统建立间隙宽度与焊缝长度的函数关系，包括：