(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 202211180567.2 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 上海工程 技术大学 地址 201620 上海市松江区龙腾路3 33号 (72)发明人 彭曾　杨尚磊　王贞涛　高紫豪　 白易山　朱敏琪　范聪　黄玉宝　 孟玄　 (74)专利代理 机构 上海统摄知识产权代理事务 所(普通合伙) 31303 专利代理师 杜亚 (51)Int.Cl. B23K 26/22(2006.01) B23K 26/067(2006.01) B23K 26/70(2014.01) B23K 37/04(2006.01) (54)发明名称 一种激光双光束双螺 旋点焊方法 (57)摘要 本发明涉及一种激光双光束双螺旋点焊方 法， 采用振镜扫描系统控制两激光束先同步沿着 各自的焊接路径I移动进行第一部分的焊接； 再 沿着各自的焊接路径II同步移动进行第二部分 的焊接； 两激光束的焊接路径I分别为阿基米德 螺旋A和阿基米德螺旋B； 两激光束的焊接路径II 围成所述阿基米德螺旋A和阿基米德螺旋B整体 的外接圆； 两激光束的焊接路径I不重叠， 焊接 路 径II不重叠。 本发明的激光双光束双螺旋点焊方 法与传统的机器人控制激光束路径相比， 能直接 忽略机器人的反应时间所带来的不好的影响， 而 且可以对传统激光双光束焊接难度较高的复杂 工件进行焊接， 并能达 到很好的焊 接效果。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115464266 A 2022.12.13 CN 115464266 A 1.一种激光双光束双螺旋点焊方法， 在焊接母材上进行， 其特征是： 采用振镜扫描系统 控制两激光束先同步沿着各自的焊接路径I移动进行第一部分的焊接； 再沿着各自的焊接 路径II同步移动进行第二部分的焊接； 两激光束的焊接路径I分别为阿基米德螺旋A和阿基米德螺旋B； 构建一个直角坐标系， 所述阿基米德螺旋A的固定点和终点均位于X轴上非原 点O的位置， 且 所述阿基米德螺旋A 位 于Y轴的一侧， 所述 阿基米德螺旋B是由所述 阿基米德螺旋A 绕原点O旋转180 °得到的； 阿基 米德螺旋A与阿基 米德螺旋B在Y轴相切； 沿着各自的焊接路径I移动的方向为从阿基米德螺旋A和阿基米德螺旋B的固定点向终 点； 两激光束的焊接路径I I围成所述阿基 米德螺旋A和阿基 米德螺旋B整体的外 接圆； 沿着各自的焊接路径II移动的方向为从各激光束自身的焊接路径I的终点至另一激光 束的焊接路径I的终点； 两激光束的焊接路径I 不重叠， 焊接路径I I不重叠。 2.根据权利要求1所述的一种激光双光束双螺旋点焊方法， 其特征在于， 所有的焊接采 用的激光器都相同， 采用的激光器的激光功率都相同； 两激光束形成的聚焦光斑直径都相 同。 3.根据权利要求2所述的一种激光双光束双螺旋点焊方法， 其特征在于， 焊接采用的激 光器为CO2激光器。 4.根据权利要求2所述的一种激光双光束双螺旋点焊方法， 其特征在于， 焊接采用的激 光器的激光功率 为500～5000W。 5.根据权利要求2所述的一种激光双光束双螺旋点焊方法， 其特征在于， 所述激光束形 成的聚焦光斑直径为0.13～0.80m m。 6.根据权利要求1所述的一种激光双光束双螺旋点焊方法， 其特征在于， 两激光束的焊 接速度均为5 0～120mm/s。 7.根据权利要求1所述的一种激光双光束双螺旋点焊方法， 其特征在于， 所述焊接时， 焊接母材相互搭接或者对接 。 8.根据权利要求1所述的一种激光双光束双螺旋点焊方法， 其特征在于， 两激光束在开 始焊接时的初始镜组焦距为 400～600mm。 9.根据权利要求1所述的一种激光双光束双螺旋点焊方法， 其特征在于， 焊枪角度为30 ～90°。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115464266 A 2一种激光双光束双螺 旋点焊方 法 技术领域 [0001]本发明属于焊接技 术领域， 涉及一种激光双光束双螺 旋点焊方法。 背景技术 [0002]激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密 焊接方法。 激光焊 接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。 随着我国航空航天工程的发展， 为了实现减 重飞机整体壁板及增加强度， 诸多学者以开 发激光双光束技术在机身壁板类结构中的应用 为背景， 先后对激光双光束焊接中焊接参数、 气孔率、 接头的力学性能及光束排布方式进 行 了细致的研究。 激光双光束焊接技术的发展主要用于解决焊接过程的稳定性， 加强焊接质 量， 改善焊接变形。 激光双光束焊接获得双光束主要有两种途径， 其中一种是通过分光镜将 同一种激光束分离成两束单独的激光， 另一个由不同的激光束组合而成。 [0003]现有的激光双光束主要运用在对称结构(如T型结构)中， 而且激光束的路径也相 对比较单一， 大多数为直线路线行进， 这是因为直线路径相对简单， 易于操作； 而且直线焊 缝能规避缺陷的产生， 其中最大 的好处就是减少 焊缝中应力集中问题； 但对于较复杂形状 工件的焊接难度高， 且 存在激光双光束焊接路径单一的局限性问题。 [0004]虽然已有人研究了改变机器人运动轨迹形成阿基米德路径， 并且得到最终的焊缝 是一个类似电阻点焊的圆形焊缝， 但是通过传统控制机器人来移动激光束进 行阿基米德路 径的移动很困难， 机器人的移动缓慢会导致最 终的焊缝成形不好， 达不到预期效果。 若采用 激光双光束， 这个问题会更加严重， 因为双激光束的协同进行会是一个更 大的问题。 [0005]通用汽车对一阶线性螺旋形激光焊接技术进行了一个很好地阐述， 但其技术本身 局限平面单一的点焊接， 类似于电阻点焊的焊接， 而且只能单用于平面焊接， 对于管道等立 体零件无法焊接， 限制了其在其 他领域的应用。 [0006]因此， 开发出一种快速高效的、 应用范围广、 适应性强的激光双光束焊接方法具有 十分重要的意 义。 发明内容 [0007]本发明的目的是解决现有技术中存在的问题， 提供一种激光双 光束双螺旋点焊方 法。 [0008]为达到上述目的， 本发明采用的技 术方案如下： [0009]一种激光双光束双螺旋点焊方法， 在焊接母材上进行， 采用振镜扫描系统控制两 激光束先同步沿着各自的焊接路径I移动进行第一部分的焊接， 如果不同步焊接会导致单 一局部出现变形等缺陷， 会极大影响焊缝成形质量， 当两激光束 出现不同步的现象时， 就意 味着焊接出现了先后顺序， 一方面先焊接完成的部 分可能出现焊后变形情况影响后焊接部 分的成形， 同步是为了防止避免出现焊接不均匀现象； 另一方面两激光束不同步会导致路 径相切部 分出现重熔现象， 此现象会导致气孔， 应力集中等缺陷的生 成； 再沿着各自的焊接 路径II同步移动进行第二部分的焊接；说　明　书 1/6 页 3 CN 115464266 A 3