(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 202211187076.0 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 艾岳巍　程健　颜亚超　袁鹏程　 (51)Int.Cl. B23K 26/21(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接 的调控方法 (57)摘要 本发明属于异种材料焊接相关技术领域， 其 公开了一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊 接的调控方法， 包括如下步骤： 1)根据异种材料 焊缝的几何不对称性程度， 确定能量分配系数； 2)根据异种材料的能量 分配系数， 确定能量 分配 调控方案和调节参数； 3)调整异种材料焊接板材 的间隙， 完成焊接板材的定位夹紧； 4)调节其他 焊接工艺参数， 完成异种材料的焊接过程。 本发 明通过间隙调整块实现对异种材料焊接板材间 隙高效地调整， 采用变功率的激光束和不对称 “∞”形扫描路径调节异种材料焊接过程中的能 量分配， 抑制异种材料焊缝几何不对称性和气孔 缺陷的形成， 提高异种材料焊缝成形质量， 满足 异种材料焊接焊缝形貌和接 头性能的调控需求。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115519246 A 2022.12.27 CN 115519246 A 1.一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接的调控方法， 采用变功率的激光束和不对 称“∞”形扫描路径调节异种材料激光焊接过程中的能量分配， 对异种材料的焊接过程及焊 缝质量进行调控， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 1)根据异种材 料焊缝的几何不对称性 程度， 确定能量分配系数； 2)根据异种材 料的能量分配系数， 确定能量分配调控方案和调节参数； 3)调整异种材 料焊接板材的间隙， 完成焊接 板材的定位夹紧； 4)调节其 他焊接工艺参数， 完成异种材 料的焊接过程。 2.根据权利要求1所述的一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接的调控方法， 其特 征在于， 提取常规激光焊接中所获得的异种 材料焊缝的横截面几何形貌特征， 焊接中心线 左右两侧的异种材料焊缝上熔宽分别为a1和a2， 焊缝下熔宽分别为b1和b2， 焊缝面积分别为 s1和s2， 焊缝的几何不对称性程度R由焊缝上端的不对称性程度Ra＝(a2‑a1)/a1(a1<a2)、 焊缝 下端的不对称性程度Rb＝(b2‑b1)/b1(b1<b2)及焊缝面积的不对称性程度Rs＝(s2‑s1)/s1(s1< s2)求取， 即R＝ηaRa+ηbRb+ηsRs， ηa+ηb+ηs＝1， 焊接中心线左侧能量分配系数R1＝(1+R)/(2+ R),焊接中心线右侧能量分配系数R2＝1‑R1； 3.根据权利要求1所述的一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接的调控方法， 其特 征在于， 扫描激光焊接过程中激光功率与扫描路径长度是影响能量分配的重要参数， 能量 分配调控方案主要包括恒定功率不对称 “∞”形扫描激光调控方案和 变功率不对称 “∞”形 扫描激光调控方案， 恒定功 率不对称“∞”形扫描激光调控方案适用于焊缝几何不对称性程 度较弱的工况(R≤1， R1≤2R2)， 变功率不对称 “∞”形扫描激光调控方案适用于焊缝几何不 对称性程度较 严重的工况(R>1， R1>2R2)， 相同的能量分配调控方案调控过程中焊接速度、 扫 描频率及离焦量 等焊接工艺参数保持不变。 4.根据权利要求3所述的一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接的调控方法， 其特 征在于， 恒定功 率不对称“∞”形扫描激光调控异种材料焊接过程中， 激光功 率保持不变， 焊 接过程中能量分配主要受激光束作用时间的影响， 当焊接速度与扫描频率保持不变时， 激 光作用时间与激光扫描路径长度线性相关， 因此， 在异种材料焊接中心线两侧， 采用路径长 度不同的不对称 “∞”形激光扫描路径调节能量分配， 焊接中心线左右两侧的扫描路径长度 分别为L1和L2， L1/L2＝α(R1/R2)(L1>L2)， α 为扫描路径调节修 正系数。 5.根据权利要求3所述的一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接的调控方法， 其特 征在于， 变功率不对称 “∞”形扫描激光调控异种 材料焊接过程中， 能量分配主要受激光功 率和激光扫描路径长度的影响， 因此， 在异种材料焊接中心线两侧， 采用功 率周期性变化的 不对称“∞”形扫描路径的激光束调节能量分配， 焊接中心线左 右两侧的激光功率分别为P1 和P2， 焊接中心线左右两侧的扫描路径长度分别为L3和L4， P1L3/P2L4＝β(R1/R2)(P1>P2， L3> L4)， β 为激光功率和扫描路径长度协同调节修 正系数。 6.根据权利要求5所述的一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接的调控方法， 其特 征在于， 变功率不对称 “∞”形扫描激光调控方案中激光束扫描周期为T， 一个扫描周期T内 焊接中心线两侧的激光功率P1和P2的作用时间分别为T1和T2， T1＝TL3/(L3+L4)， T2＝T‑T1。 7.根据权利要求1所述的一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接的调控方法， 其特 征在于， 根据异种材料焊接板材的间隙需求， 选用对应宽度的间隙调整块， 调整焊接板材端 面与间隙调整块端面对齐， 配合焊接板材的定位夹紧机构 完成异种材料焊接板材的间隙调权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115519246 A 2整和定位夹紧。 8.根据权利要求1所述的一种不对称 “∞”形扫描激光异种材料焊接的调控方法， 其特 征在于， 所述不对称 “∞”形扫描激光调控异种材料焊接过程中采用浓度99.99％的氩气作 为保护气体， 焊接过程中能量分配调节参数为激光功率和激光扫描路径长度， 焊接过程中 其他主要焊接工艺参数还包括焊接速度、 扫描频率、 离焦量及保护气体流量等， 具体操作 为： 确定异种 材料焊接过程中能量分配调控方案和调节参数， 进行异种 材料焊接板材 的间 隙调整和定位夹紧， 打开保护气和激光， 综合调节其他主要焊接工艺参数， 完成不对称 “∞” 形扫描激光异种材 料焊接。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115519246 A 3