(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211244969.4 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 中航西安飞机 工业集团股份有限公 司 地址 710089 陕西省西安市西飞大道一 号 (72)发明人 陈素明　姜毅　岳珊　 (74)专利代理 机构 中国航空专利中心 1 1008 专利代理师 杜永保 (51)Int.Cl. B23K 26/24(2014.01) B23K 26/03(2006.01) B23K 26/70(2014.01) B23K 103/14(2006.01) (54)发明名称 一种激光自适应 焊接方法 (57)摘要 本发明公开了一种激光自适应焊接方法， 通 过试验匹配参数函数P与缺陷函数S， 建立参数 ‑ 缺陷数据库， 在焊前获取基本参数变量， 输出初 始方案， 焊接过程中对 熔池稳定性及焊缝宏微观 缺陷进行实时监测， 获取缺陷变量， 进而通过数 据库实时调整参数， 最终达到焊接过程中缺陷的 在线监测及控制的目的。 该方法根据实时反馈的 参数变量及缺陷变量， 通过数据处理系统对实时 的参数函数PT和缺陷函数ST进行判定， 若不满足 要求， 数据处理系统将会调取数据库中相适配的 参数函数， 对参数进行调整， 以此实现缺陷的实 时控制。 本发 明实现了激光焊接过程中缺陷的在 线监测及控制， 解决了缺陷难以实时控制的问 题， 达到了激光焊接过程智能、 优质、 高效的目 的。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115430914 A 2022.12.06 CN 115430914 A 1.一种激光自适应焊接方法， 用于实现不均匀间 隙焊件激光焊接过程中缺陷的实时监 测及控制， 其特 征在于包括以下步骤： 1‑1参数‑缺陷匹配： 建立激光功率LP、 焊接速度V、 离焦量F以及焊缝间隙G四个参数变量 的函数关系， 并计算得到一个参数函数P； 建立焊透深度N、 焊漏状态L两个缺陷变量的函数 关系， 并计算得到为一个缺陷函数S， 对参数函数P和缺陷函数S进行匹配， 形成高适配的参 数‑缺陷数据库； 1‑2初始方案输出： 正式焊接开始前利用激光扫描仪识别焊接路径， 采集初始焊缝间隙 G0， 并反馈至数据处理系统， 数据处理系统根据激光功率LP、 焊接速度V、 离焦量 F以及焊缝间 隙G四个参数变量的函数关系， 计算得到初始参数函数P0， 实现工艺方案的初步制定； 1‑3在线缺陷监测： 在焊接过程中实时扫描监测焊缝表面形貌， 通过X光探伤仪实时监 测焊缝缺陷， 并将缺陷变量焊透深度N、 焊漏状态L 实时关联到数据处理系统， 数据处理系统 根据焊透深度N、 焊漏状态L两个缺陷变量的函数关系对缺陷变量进行计算， 计算得到实时 的缺陷函数ST； 1‑4实时参数调整： 数据处理系统对实时 的缺陷函数ST和实时的参数函数PT进行比较判 定， 若0.9PT≤ST≤1.1PT， 则焊接状态达到工艺要求， 无需进行参数调整； 若ST>1.1PT或ST< 0.9PT， 则焊接状态不能满足工艺要求， 数据处理系统调取参数 ‑缺陷数据库中与当前缺陷 函数ST相适配的补偿参数函数P1， 对参数进行调整， 调整后的参数函数PT＝P0+P1， 以此实现 激光焊接过程中缺陷的实时控制。 2.根据权利要求1所述的一种激光自适应焊接方法， 其特征在于所述焊缝间隙G为0 ‑ 0.4mm随机且不均匀变化。 3.根据权利要求1所述的一种激光自适应焊接方法， 其特征在于所述参数 ‑缺陷数据库 是针对不均匀变化的焊缝间隙G的试板开展激光焊接试验， 建立激光功率LP、 焊接速度V、 离 焦量F与焊缝间隙G的匹配模型， 计算得到一个参数函数P； 再对焊接过程中产生的缺陷进 行 监测， 将包含焊透深度NP、 焊漏状态L的缺陷变量整合为一个缺陷函数S， 并与参数函数P关 联匹配， 建立 参数‑缺陷数据库。 4.根据权利要求1所述的一种激光自适应焊接方法， 其特征在于所述参数函数P与激光 功率LP、 焊接速度V、 离焦量F以及焊缝间隙G的关系满足： 其中， dx表示焊接 过程中的任 意焊接段， 且激光功率LP、 焊接速度V、 离焦量F、 焊缝间隙G 均可以直接或间接表示 为位置x的函数。 5.根据权利要求1所述的一种激光自适应焊接方法， 其特征在于所述缺陷函数S与焊透 深度N、 焊漏状态L的关系满足： s＝(2N+L) 其中， 未发生焊漏时L的值 为1， 发生焊漏时L的值 为0.5。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115430914 A 2一种激光自适应焊接 方法 技术领域 [0001]本发明属于智能化激光焊接技 术领域， 特别涉及一种激光自适应 焊接方法。 背景技术 [0002]在航空航天制造领域， 随着对材料轻量化、 结构轻量化提出的迫切需求， 钛合金因 其优异的抗腐蚀性、 比强度、 比模量而被广泛用于飞机机身、 尾喷管等重要部件制造。 对于 薄板钛合金， 传统的铆接工艺并不能很好的满足轻量化需求， 并且会降低构件的机械性能。 激光焊接具有能量密度高、 穿透性好、 焊缝窄、 生产效率高、 容易实现自动化、 柔性化等优 点， 因此被广泛应用于航空航天、 工程制造等领域。 [0003]针对航空复杂薄壁组件的激光束装焊单元技术， 目前普遍存在一大难点： 由于焊 前制造方法采用钣金成形和机械切割， 导致待焊边沿区域直线度极差， 致使装配后焊件的 间隙均匀度不满足要求。 为了弥补 间隙不均匀或过大 的缺陷， 通常需要人工测量间隙并分 段标志， 根据不同的间隙采用不同的焊接技术和规范， 但这样导致生产效率降低， 焊缝接头 数量急剧增加， 焊缝完整性被破坏， 缺陷率也随之提高。 焊接缺陷是激光焊接过程中最为影 响焊接质量的因素， 宏观上包括未焊透、 焊漏等， 减少或抑制焊接缺陷的产生是提高焊缝质 量， 提高构件质量最为有效最为根本的方法， 然而在实际焊接过程中， 只有焊接完成后才能 对焊接缺陷进行检测和修复， 无法做到在焊接过程中对焊接缺陷的实时监测和控制， 从而 导致生产成本的增 加以及生产效率的降低。 发明内容 [0004]针对于上述现有技术的不足， 本发明旨在提出一种激光自适应焊接方法， 该方法 通过对焊接过程中焊缝宏观缺陷进行实时监测， 获取缺陷变量， 进而通过参数 ‑缺陷数据库 实时调整工艺参数， 最 终在保证焊缝完整性的同时达到焊接过程中缺陷的在线监测及 控制 的目的。 [0005]为了达到上述目的， 本发明的具体技 术方案如下 所述： [0006]一种激光自适应焊接方法， 用于实现不均匀间隙焊件激光焊接过程中缺陷的实时 监测及控制， 包括以下步骤： [0007]1参数‑缺陷匹配： 建立激光功率LP、 焊接速度V、 离焦量F以及焊缝间隙G四个参数 变量的函数关系， 并计算得到一个参数函数P； 建立焊透深度N、 焊漏状态L两个缺陷变量的 函数关系， 并计算得到为一个缺陷函数S， 对参数函数P和缺陷函数S进行匹配， 形成高适配 的参数‑缺陷数据库； [0008]2初始方案输出： 正式焊接开始前利用激光扫描仪识别焊接路径， 采集初始焊缝 间 隙G0， 并反馈至数据处理系统， 数据处理系统根据激光功率LP、 焊接速度V、 离焦量 F以及焊缝 间隙G四个参数变量的函数关系， 计算得到初始参数函数P0， 实现工艺方案的初步制定； [0009]3在线缺陷监测： 在焊接过程中实时扫描监测焊缝表面形貌， 通过X光探伤仪实时 监测焊缝缺陷， 并将缺陷变量焊透深度N、 焊漏状态L 实时关联到数据处理系统， 数据处理系说　明　书 1/4 页 3 CN 115430914 A 3