專利名稱：雙波長雙激光束對金屬零件的激光焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雙波長雙激光束對金屬零件的激光焊接方法，是一種新型的金屬
零件的激光焊接技術。
背景技術：
現(xiàn)有金屬零件激光焊接技術通常采用單種激光器(輸出單波長激光束)進行激光 焊接加工。常用的激光器是C02激光器和YAG激光器。C02激光器激光波長10. 6微米；YAG 激光器激光波長1. 06微米。 C02激光器成本較低，性能穩(wěn)定，但由于金屬零件對其輸出的波長10. 6微米的激光 的反射率高，焊接質(zhì)量有限。比如焊接熱影響區(qū)、焊接深度及表面狀態(tài)等明顯不如YAG短波 長的激光焊接效果。YAG激光由于波長短，金屬零件表面對其反射率低，金屬對其吸收好。 金屬表面對YAG和C02激光的吸收率相差3到5倍左右(不同的金屬倍數(shù)有些差別)。所 以YAG激光焊接加工質(zhì)量明顯提高，可以用于精密加工。但同等功率下YAG固體激光器價 格昂貴，焊接成本高出(A激光器許多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙波長雙激光束對金屬零件的激光焊接方法，是采用 雙波長的雙激光束同時來進行金屬零件激光焊接， 一束激光為主激光束，負責提供零件焊 接需要的主要能量，另外一種激光束為輔助激光束，負責提高金屬零件表面對主激光束的 吸收率。主光束為波長10. 6微米激光，輔助激光束為波長1. 06微米YAG激光器發(fā)出的激 光；這里，由于YAG激光器的功率可以較低，所以成本可以得到明顯降低，同時性能可以很 本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的雙波長雙激光束對金屬零件的激光焊接方法， 其特征在于用兩種波長的兩束激光束，經(jīng)過聚焦后同時對金屬零件的同位置進行激光焊 接加工，激光束組由主激光束和輔助激光束構成，主激光束是激光功率范圍為0. 2-20千瓦 的C02激光，輔助激光束是功率范圍為0. 1-2千瓦YAG激光；其具體方法是將兩種波長的
激光光束聚焦后形成合理的空間相對位置搭配，波長10. 6微米C02激光束聚焦后的焦點與 波長1. 06微米YAG激光束的聚焦焦點基本重合，YAG激光束的聚焦焦點位置要前出一些， 用YAG激光器的1. 06微米波長激光點火，YAG激光能使金屬表面溫度迅速升高，金屬表面 達到熔化狀態(tài)后，對C02激光器的10. 6微米波長激光的吸收率迅速提高，使金屬零件被加 工位置吸收到所需要的焊接能量。 本發(fā)明的積極效果是由于兩種波長的兩激光束共同作用，提高了金屬零件對激 光的吸收斂果，可以完成普通0)2激光焊接不能達到的焊接質(zhì)量，增加焊縫深度、減小焊縫 寬度，減小零件變形。還可以完成普通(A激光焊接難度大的焊接任務，如鋁合金的焊接； 由于改進了金屬零件對激光的吸收效果，還可以降低焊接金屬零件所需要的總的激光能量 的輸入。既避免了采用大功率的YAG激光器所需要的高昂的資金投入，也可以減小所需要的(A激光器設備的額定總功率，進一步降低了激光設備成本，從而降低了金屬零件的激光 焊接成本。


圖1為本發(fā)明的雙波長雙激光束焊接示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述如圖1所示，雙波長雙激光束對金屬零 件的激光焊接方法，其特征在于用兩種波長的兩束激光束，經(jīng)過聚焦后同時對金屬零件的 同一位置3進行激光焊接加工，激光束根據(jù)其在焊接過程中的作用可分成主激光束1和輔 助激光束2。主激光束1是激光功率范圍為0. 2-20千瓦的C02激光，輔助激光束2是功率 范圍為0. 1-2千瓦YAG激光。其具體方法是將兩種波長的激光光束聚焦后形成合理的空 間相對位置搭配，波長10. 6微米C02激光束1聚焦后的焦點與波長1. 06微米YAG激光束2 的聚焦焦點基本重合，YAG激光束1的聚焦焦點位置要前出一些，用YAG激光器的1. 06微 米波長激光點火，YAG激光能使金屬表面溫度迅速升高，金屬表面達到熔化狀態(tài)后，對C(^激 光器的10. 6微米波長激光的吸收率迅速提高，從而使金屬零件被加工位置吸收到所需要 的焊接能量。 YAG的1. 06微米波長激光可以起到一種點火作用。利用YAG激光可以為金屬表 面較多吸收的特點，使金屬表面溫度迅速升高，金屬表面達到熔化狀態(tài)后，對C02激光器的 10. 6微米波長激光的吸收率迅速提高，使金屬零件被加工位置吸收到所需要的焊接能量。 隨著兩種激光焦點同時同速相對金屬零件表面的不斷移動，YAG的1. 06微米波長激光繼續(xù) 起到提前點火作用，使得C02激光器的10. 6微米波長激光能量得到良好的吸收，從而提高 了焊接質(zhì)量。
權利要求
雙波長雙激光束對金屬零件的激光焊接方法，其特征在于用兩種波長的兩束激光束，經(jīng)過聚焦后同時對金屬零件的同一位置(3)進行激光焊接加工，激光束組由主激光束(1)和輔助激光束(2)構成，主激光束(1)是激光功率范圍為0.2-20千瓦的CO2激光，輔助激光束(2)是功率范圍為0.1-2千瓦YAG激光。
2. 根據(jù)權利要求1所述的雙波長雙激光束對金屬零件的激光焊接方法，其特征在于所 述的具體方法是將兩種波長的激光光束聚焦后形成合理的空間相對位置搭配，波長10. 6 微米(A激光束(1)聚焦后的焦點與波長1.06微米YAG激光束(2)的聚焦焦點基本重合， YAG激光束的聚焦焦點位置要前出一些，用YAG激光器的1. 06微米波長激光點火，YAG激光 能使金屬表面溫度迅速升高，金屬表面達到熔化狀態(tài)后，對C02激光器的10. 6微米波長激 光的吸收率迅速提高，使金屬零件被加工位置吸收到所需要的焊接能量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙波長雙激光束對金屬零件的激光焊接方法，其特征在于用兩種波長的兩束激光束，經(jīng)過聚焦后同時對金屬零件的同位置進行激光焊接加工。兩激光束按其作用分成主激光束和輔助激光束，主激光束是激光功率范圍為0.2-20千瓦的CO2激光，輔助激光束是功率范圍為0.1-2千瓦YAG激光。是采用雙波長的雙激光束同時來進行金屬零件激光焊接，一束激光為主激光束，負責提供零件焊接需要的主要能量，另外一種激光束為輔助激光束，負責提高金屬零件表面對主激光束的吸收率。由于YAG激光器的功率可以較低，所以成本可以得到明顯降低，同時性能可以很穩(wěn)定。對金屬零件的焊接質(zhì)量也得到明顯提高。
文檔編號B23K26/00GK101733553SQ200810051448
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權日2008年11月21日
發(fā)明者喻皓淳, 姚遠, 孔德舉, 秦芳, 鄭培和, 陳明, 魏偉 申請人:中國第一汽車集團公司