专利名称：双波长双激光束对金属零件的激光焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种双波长双激光束对金属零件的激光焊接方法，是一种新型的金属
零件的激光焊接技术。
背景技术：
现有金属零件激光焊接技术通常采用单种激光器(输出单波长激光束)进行激光 焊接加工。常用的激光器是C02激光器和YAG激光器。C02激光器激光波长10. 6微米；YAG 激光器激光波长1. 06微米。 C02激光器成本较低，性能稳定，但由于金属零件对其输出的波长10. 6微米的激光 的反射率高，焊接质量有限。比如焊接热影响区、焊接深度及表面状态等明显不如YAG短波 长的激光焊接效果。YAG激光由于波长短，金属零件表面对其反射率低，金属对其吸收好。 金属表面对YAG和C02激光的吸收率相差3到5倍左右(不同的金属倍数有些差别)。所 以YAG激光焊接加工质量明显提高，可以用于精密加工。但同等功率下YAG固体激光器价 格昂贵，焊接成本高出(A激光器许多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双波长双激光束对金属零件的激光焊接方法，是采用 双波长的双激光束同时来进行金属零件激光焊接， 一束激光为主激光束，负责提供零件焊 接需要的主要能量，另外一种激光束为辅助激光束，负责提高金属零件表面对主激光束的 吸收率。主光束为波长10. 6微米激光，辅助激光束为波长1. 06微米YAG激光器发出的激 光；这里，由于YAG激光器的功率可以较低，所以成本可以得到明显降低，同时性能可以很 本发明的技术方案是这样实现的双波长双激光束对金属零件的激光焊接方法， 其特征在于用两种波长的两束激光束，经过聚焦后同时对金属零件的同位置进行激光焊 接加工，激光束组由主激光束和辅助激光束构成，主激光束是激光功率范围为0. 2-20千瓦 的C02激光，辅助激光束是功率范围为0. 1-2千瓦YAG激光；其具体方法是将两种波长的
激光光束聚焦后形成合理的空间相对位置搭配，波长10. 6微米C02激光束聚焦后的焦点与 波长1. 06微米YAG激光束的聚焦焦点基本重合，YAG激光束的聚焦焦点位置要前出一些， 用YAG激光器的1. 06微米波长激光点火，YAG激光能使金属表面温度迅速升高，金属表面 达到熔化状态后，对C02激光器的10. 6微米波长激光的吸收率迅速提高，使金属零件被加 工位置吸收到所需要的焊接能量。 本发明的积极效果是由于两种波长的两激光束共同作用，提高了金属零件对激 光的吸收敛果，可以完成普通0)2激光焊接不能达到的焊接质量，增加焊缝深度、减小焊缝 宽度，减小零件变形。还可以完成普通(A激光焊接难度大的焊接任务，如铝合金的焊接； 由于改进了金属零件对激光的吸收效果，还可以降低焊接金属零件所需要的总的激光能量 的输入。既避免了采用大功率的YAG激光器所需要的高昂的资金投入，也可以减小所需要的(A激光器设备的额定总功率，进一步降低了激光设备成本，从而降低了金属零件的激光 焊接成本。
图1为本发明的双波长双激光束焊接示意图
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述如图1所示，双波长双激光束对金属零 件的激光焊接方法，其特征在于用两种波长的两束激光束，经过聚焦后同时对金属零件的 同一位置3进行激光焊接加工，激光束根据其在焊接过程中的作用可分成主激光束1和辅 助激光束2。主激光束1是激光功率范围为0. 2-20千瓦的C02激光，辅助激光束2是功率 范围为0. 1-2千瓦YAG激光。其具体方法是将两种波长的激光光束聚焦后形成合理的空 间相对位置搭配，波长10. 6微米C02激光束1聚焦后的焦点与波长1. 06微米YAG激光束2 的聚焦焦点基本重合，YAG激光束1的聚焦焦点位置要前出一些，用YAG激光器的1. 06微 米波长激光点火，YAG激光能使金属表面温度迅速升高，金属表面达到熔化状态后，对C(^激 光器的10. 6微米波长激光的吸收率迅速提高，从而使金属零件被加工位置吸收到所需要 的焊接能量。 YAG的1. 06微米波长激光可以起到一种点火作用。利用YAG激光可以为金属表 面较多吸收的特点，使金属表面温度迅速升高，金属表面达到熔化状态后，对C02激光器的 10. 6微米波长激光的吸收率迅速提高，使金属零件被加工位置吸收到所需要的焊接能量。 随着两种激光焦点同时同速相对金属零件表面的不断移动，YAG的1. 06微米波长激光继续 起到提前点火作用，使得C02激光器的10. 6微米波长激光能量得到良好的吸收，从而提高 了焊接质量。
权利要求
双波长双激光束对金属零件的激光焊接方法，其特征在于用两种波长的两束激光束，经过聚焦后同时对金属零件的同一位置(3)进行激光焊接加工，激光束组由主激光束(1)和辅助激光束(2)构成，主激光束(1)是激光功率范围为0.2-20千瓦的CO2激光，辅助激光束(2)是功率范围为0.1-2千瓦YAG激光。
2. 根据权利要求1所述的双波长双激光束对金属零件的激光焊接方法，其特征在于所 述的具体方法是将两种波长的激光光束聚焦后形成合理的空间相对位置搭配，波长10. 6 微米(A激光束(1)聚焦后的焦点与波长1.06微米YAG激光束(2)的聚焦焦点基本重合， YAG激光束的聚焦焦点位置要前出一些，用YAG激光器的1. 06微米波长激光点火，YAG激光 能使金属表面温度迅速升高，金属表面达到熔化状态后，对C02激光器的10. 6微米波长激 光的吸收率迅速提高，使金属零件被加工位置吸收到所需要的焊接能量。
全文摘要
本发明涉及一种双波长双激光束对金属零件的激光焊接方法，其特征在于用两种波长的两束激光束，经过聚焦后同时对金属零件的同位置进行激光焊接加工。两激光束按其作用分成主激光束和辅助激光束，主激光束是激光功率范围为0.2-20千瓦的CO2激光，辅助激光束是功率范围为0.1-2千瓦YAG激光。是采用双波长的双激光束同时来进行金属零件激光焊接，一束激光为主激光束，负责提供零件焊接需要的主要能量，另外一种激光束为辅助激光束，负责提高金属零件表面对主激光束的吸收率。由于YAG激光器的功率可以较低，所以成本可以得到明显降低，同时性能可以很稳定。对金属零件的焊接质量也得到明显提高。
文档编号B23K26/00GK101733553SQ200810051448
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者喻皓淳, 姚远, 孔德举, 秦芳, 郑培和, 陈明, 魏伟 申请人:中国第一汽车集团公司