激光双面焊接装置及其激光双面焊接方法与流程

本发明涉及激光双面焊接技术领域，特别是涉及一种激光双面焊接装置及其激光双面焊接方法。

背景技术：

目前，在对大幅面的中薄板进行焊接时，由于大幅面中薄板翻面比较困难，同时，工序也容易受限，一般采用单面焊，来实现对中薄板的焊接。焊接时存在的主要焊接问题之一是：焊接变形问题，即，在焊接应力作用下，焊接变形明显，大部分情况下需要焊后矫形，费时费力，由此，成为制约中薄板焊接的主要问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种激光双面焊接装置及其激光双面焊接方法，以解决现有技术中的激光焊接装置通常仅能实现单面焊接，从而容易使得焊接时，焊接热量无法对称分布，焊接的应力分布不均匀，导致不同焊接区域的焊接收缩量以及焊接变形量也不相同，焊接变形严重的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种激光双面焊接装置，用于对相邻的第一待焊接试件与第二待焊接试件之间的对接焊缝的上下表面进行焊接，包括：控制器、第一激光焊枪和第二激光焊枪，所述第一激光焊枪以及所述第二激光焊枪均与所述控制器连接，所述第一激光焊枪设置在所述对接焊缝的上方并对准所述对接焊缝的上表面，所述第二激光焊枪设置在所述对接焊缝的下方并对准所述对接焊缝的下表面，其中，所述控制器分别控制所述第一激光焊枪和所述第二激光焊枪沿所述对接焊缝的长度方向进行同步运动并对所述对接焊缝的上下表面进行交替焊接。

其中，所述第一激光焊枪沿所述对接焊缝的长度方向的上表面焊接的第一段长度的终点为所述第二激光焊枪沿所述对接焊缝的长度方向的下表面焊接的第二段长度的起点。

其中，所述激光双面焊接装置还包括第一焊接平台和与所述第一焊接平台呈相邻式设置的第二焊接平台，其中，所述第一焊接平台用于放置第一待焊接试件，所述第二焊接平台用于放置第二待焊接试件，所述第一待焊接试件与所述第二待焊接试件之间的对接焊缝设置在所述第一焊接平台与所述第二焊接平台之间。

其中，所述激光双面焊接装置还包括激光器，所述激光器与所述控制器电连接。

其中，所述激光双面焊接装置还包括第一驱动机构，用于驱动所述第一激光焊枪沿所述对接焊缝的长度方向进行运动。

其中，所述激光双面焊接装置还包括第二驱动机构，用于驱动所述第二激光焊枪沿所述对接焊缝的长度方向进行运动。

其中，所述第一段长度与所述第二段长度相等。

根据本申请的第二方面，还提供一种激光双面焊接方法，包括：将第一激光焊枪设置在对接焊缝的上方并对准所述对接焊缝的上表面，将第二激光焊枪设置在对接焊缝的下方并对准所述对接焊缝的下表面；促使所述第一激光焊枪和所述第二激光焊枪沿所述对接焊缝的长度方向进行同步运动并使其对所述对接焊缝的上下表面进行交替焊接。

其中，所述第一激光焊枪和所述第二激光焊枪在沿对接焊缝的长度方向进行同步运动的同时，所述第一激光焊枪与所述第二激光焊枪交替进行激光焊接并且交替焊接的时间间隔为零。

其中，所述第一激光焊枪进行焊接时，所述第二激光焊枪与所述第一激光焊枪同步运动，所述第二激光焊枪停止出光；所述第二激光焊枪焊接时，所述第一激光焊枪与所述第二激光焊枪进行同步运动，所述第一激光焊枪停止出光。

其中，所述第一激光焊枪和所述第二激光焊枪的焊接参数包括焊接长度、时间间隔和焊接工艺参数。

(三)有益效果

本发明提供的激光双面焊接装置，与现有技术相比，具有如下优点：

当需要对第一待焊接试件与第二待焊接试件之间的对接焊缝进行焊接时，则使得第一激光焊枪设置在该对接焊缝的上方并对准该对接焊缝的上表面，该第二激光焊枪设置在该对接焊缝的下方并对准该对接焊缝的下表面，控制器会分别控制该第一激光焊枪和第二激光焊枪沿该对接焊缝的长度方向进行同步运动并对该对接焊缝的上下表面进行交替焊接，可见，本申请通过充分利用第一激光焊枪和第二激光焊枪中的激光具有高穿透力和深熔焊接的优势，无需对第一待焊接试件和第二待焊接试件进行开坡口焊接，由此，在保证焊接质量的前提下，不开坡口焊接大幅地减小了焊接应力，并且这种采用双面交替焊接的方式，可以使得焊接的热量对称分布，有效地控制焊接应力的分布，使得焊接的应力分布的更加均匀，形成应力双面对称分布的形式，确保在不同的焊接区域，使得焊接的收缩量以及焊接变形量相同，进一步地，达到有效地控制焊接变形的目的。

附图说明

图1为本申请的实施例一的激光双面焊接装置的整体结构示意图；

图2为本申请的实施例二的激光双面焊接装置的整体结构示意图；

图3为本申请的实施例的激光双面焊接方法的步骤流程示意图。

图中，100：第一待焊接试件；200：第二待焊接试件；300：对接焊缝；1：控制器；2：第一激光焊枪；3：第二激光焊枪；m：第一段长度；n：第二段长度；4：激光器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，图中示意性地显示了该激光双面焊接装置用于对相邻的第一待焊接试件100和第二待焊接试件200之间的对接焊缝300的上下表面进行焊接。

该激光双面焊接装置包括控制器1、第一激光焊枪2以及第二激光焊枪3。

在本申请的实施例中，该第一激光焊枪2以及该第二激光焊枪3均与该控制器1连接，该第一激光焊枪2设置在该对接焊缝300的上方并对准该对接焊缝300的上表面，该第二激光焊枪3设置在该对接焊缝300的下方并对准该对接焊缝300的下表面，其中，该控制器1分别控制该第一激光焊枪2和该第二激光焊枪3沿该对接焊缝300的长度方向进行同步运动并对该对接焊缝300的上下表面进行交替焊接。具体地，当需要对第一待焊接试件100与第二待焊接试件200之间的对接焊缝300进行焊接时，则使得第一激光焊枪2设置在该对接焊缝300的上方并对准该对接焊缝300的上表面，该第二激光焊枪3设置在该对接焊缝300的下方并对准该对接焊缝300的下表面，控制器1会分别控制该第一激光焊枪2和第二激光焊枪3沿该对接焊缝300的长度方向进行同步运动并对该对接焊缝300的上下表面进行交替焊接，可见，本申请通过充分利用第一激光焊枪2和第二激光焊枪3中的激光具有高穿透力和深熔焊接的优势，无需对第一待焊接试件100和第二待焊接试件200进行开坡口焊接，由此，在保证焊接质量的前提下，不开坡口焊接大幅地减小了焊接应力，并且这种采用双面交替焊接的方式，可以使得焊接的热量对称分布，有效地控制焊接应力的分布，使得焊接的应力分布的更加均匀，形成应力双面对称分布的形式，确保在不同的焊接区域，使得焊接的收缩量以及焊接变形量相同，进一步地，达到有效地控制焊接变形的目的。

如图1和图2所示，在本申请的一个优选的实施例中，该第一激光焊枪2沿该对接焊缝300的长度方向的上表面焊接的第一段长度m的终点为该第二激光焊枪3沿该对接焊缝300的长度方向的下表面焊接的第二段长度n的起点。也就是说，该第一激光焊枪2与第二激光焊枪3在进行焊接的过程中，通过使得该第一激光焊枪2沿该对接焊缝300的长度方向的上表面焊接的第一段长度m的终点为该第二激光焊枪3沿该对接焊缝300的长度方向的下表面焊接的第二段长度n的起点，从而可以确保在焊接的过程中，对于该对接焊缝300的上下表面的焊接可以是连续不间断的。进一步地，避免焊接的应力分布不均匀，确保在不同的焊接区域，使得焊接的收缩量以及焊接变形量相同，进一步地，达到有效地控制焊接变形的目的。

如图1和图2所示，在本申请的一个优选的实施例中，该激光双面焊接装置还包括第一焊接平台(图中未示出)和与该第一焊接平台(图中未示出)呈相邻式设置的第二焊接平台，其中，该第一焊接平台用于放置第一待焊接试件100，该第二焊接平台用于放置第二待焊接试件200，该第一待焊接试件100与该第二待焊接试件200之间的对接焊缝300设置在该第一焊接平台与该第二焊接平台之间。具体地，通过分别增设第一焊接平台和第二焊接平台，该第一焊接平台可以用于支撑该第一待焊接试件100，该第二焊接平台可以用于支撑第二待焊接试件200，此外，通过使得第一待焊接试件100与第二待焊接试件200之间的对接焊缝300设置在第一焊接平台和第二焊接平台之间，从而可以较好地方便实现对第一待焊接试件100与第二待焊接试件200的焊接，避免该对接焊缝300被第一焊接平台或第二焊接平台遮挡。

如图1和图2所示，在本申请的一个优选的实施例中，该激光双面焊接装置还包括激光器4，该激光器4与该控制器1电连接。具体地，该激光器4的设置，可以使得第一激光焊枪2和第二激光焊枪3分别发射出激光，以实现对第一待焊接试件100与第二待焊接试件200之间的对接焊缝300的激光焊。此外，该激光器4的设置，可以分别用于给第一激光焊枪2和第二激光焊枪3提供激光的来源，以满足第一激光焊枪2和第二激光焊枪3的激光焊接需求。

在本申请的一个优选的实施例中，该激光双面焊接装置还包括第一驱动机构(图中未示出)，用于驱动该第一激光焊枪2沿该对接焊缝300的长度方向进行运动。具体地，该第一驱动机构的设置，相较于人工手持式，便有效地提高了该第一激光焊枪2的工作效率。

在本申请的另一个优选的实施例中，该激光双面焊接装置还包括第二驱动机构(图中未示出)，用于驱动该第二激光焊枪3沿该对接焊缝300的长度方向进行运动。具体地，该第二驱动机构的设置，相较于人工手持式，便有效地提高了该第二激光焊枪3的工作效率。

在一个具体的实施例中，该第一驱动机构和第二驱动机构可均为机器人。

在本申请的另一个优选的实施例中，该第一段长度m与该第二段长度n相等。这样，可以方便第一激光焊枪2和第二激光焊枪3的焊接，同时，也能有效地确保该对接焊缝300的上下表面的热量能够均匀分布，确保在不同的焊接区域，使得焊接的收缩量以及焊接变形量相同，进一步地，达到有效地控制焊接变形的目的。

如图3所示，根据本申请的第二方面，还提供一种激光双面焊接方法，包括：

步骤s1，将第一激光焊枪2设置在对接焊缝300的上方并对准该对接焊缝300的上表面，将第二激光焊枪3设置在对接焊缝300的下方并对准该对接焊缝300的下表面。

步骤s2，促使该第一激光焊枪2和该第二激光焊枪3沿该对接焊缝300的长度方向进行同步运动并使其对该对接焊缝300的上下表面进行交替焊接。具体地，本申请中的激光双面焊接方法，充分地利用了激光的高穿透力和深熔焊接的优势，不用开坡口就能进行焊接，在保证焊接质量的前提下，不开坡口焊接大幅地减小了焊接应力，并且，这种采用双面交替焊接的方式，可以有效地控制焊接的应力分布，形成应力双面对称的分布形式，从而有效地控制焊接变形。

在本申请的另一个优选的实施例中，该第一激光焊枪2和该第二激光焊枪3在沿对接焊缝300的长度方向进行同步运动的同时，该第一激光焊枪2与该第二激光焊枪3交替进行激光焊接并且交替焊接的时间间隔为零。也就是说，该第一激光焊枪2沿该对接焊缝300的长度方向的上表面焊接的第一段长度m的终点为该第二激光焊枪3沿该对接焊缝300的长度方向的下表面焊接的第二段长度n的起点，并且，在第一激光焊枪2与第二激光焊枪3进行切换的过程中，时间间隔为零，从而可以确保在焊接的过程中，对于该对接焊缝300的上下表面的焊接可以是连续不间断的。进一步地，避免焊接的应力分布不均匀，确保在不同的焊接区域，使得焊接的收缩量以及焊接变形量相同，进一步地，达到有效地控制焊接变形的目的。

在本申请的另一个优选的实施例中，该第一激光焊枪2进行焊接时，该第二激光焊枪3与该第一激光焊枪2同步运动，该第二激光焊枪3停止出光。

该第二激光焊枪3焊接时，该第一激光焊枪2与该第二激光焊枪3进行同步运动，该第一激光焊枪2停止出光。这样，可以较好地实现对该对接焊缝300的上下表面的交替焊接，从而可以有效地控制焊接的应力分布，形成应力的双面对称分布，从而有效地控制焊接变形。

在一个具体的实施例中，该第一激光焊枪2和该第二激光焊枪3的焊接参数包括焊接长度、时间间隔和焊接工艺参数。具体地，每一段的焊接长度优选为50毫米至150毫米，时间间隔优选为0秒，焊接工艺参数包括焊接速度、激光离焦量、激光功率、激光焦距以及光纤直径等。其中，焊接速度优选为2米/分至6米/分，激光离焦量为2毫米至4毫米，激光功率为1.5千瓦至7千瓦，激光焦距优选为300毫米，光纤直径优选为0.4毫米。

此外，还需要说明的是，该第一待焊接试件100和第二待焊接试件200均为中薄板，其中，该第一待焊接试件100和第二待焊接试件200的厚度范围为1毫米至4毫米。

综上所述，当需要对第一待焊接试件100与第二待焊接试件200之间的对接焊缝300进行焊接时，则使得第一激光焊枪2设置在该对接焊缝300的上方并对准该对接焊缝300的上表面，该第二激光焊枪3设置在该对接焊缝300的下方并对准该对接焊缝300的下表面，控制器1会分别控制该第一激光焊枪2和第二激光焊枪3沿该对接焊缝300的长度方向进行同步运动并对该对接焊缝300的上下表面进行交替焊接，可见，本申请通过充分利用第一激光焊枪2和第二激光焊枪3中的激光具有高穿透力和深熔焊接的优势，无需对第一待焊接试件100和第二待焊接试件200进行开坡口焊接，由此，在保证焊接质量的前提下，不开坡口焊接大幅地减小了焊接应力，并且这种采用双面交替焊接的方式，可以使得焊接的热量对称分布，有效地控制焊接应力的分布，使得焊接的应力分布的更加均匀，形成应力双面对称分布的形式，确保在不同的焊接区域，使得焊接的收缩量以及焊接变形量相同，进一步地，达到有效地控制焊接变形的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。