本發明涉及激光搭接焊技術領域，具體而言，涉及一種提高激光搭接焊的焊縫質量的工藝方法。

背景技術：

目前，與采用普通碳鋼和鋁合金制造的車體相比，不銹鋼車體具有綜合成本低、運行壽命長、安全性高等特點，已經成為軌道交通的重要材料并得到普及應用。目前不銹鋼車體的焊接已由點焊向激光焊接過渡，以實現外觀成形好、強度高、密封性能好等目的。

現有技術中，采用不銹鋼薄板進行激光搭接焊時，為保證一定的拉剪強度，需要保證一定的焊縫熔寬。同時，對工件的焊縫熔深的連續性、穩定性和背面狀態都有一定的要求。激光焊接時，影響熔寬和熔深的因素很多，其中激光的入射角度是影響搭接焊焊接接頭形狀和質量的重要因素。

現有技術中未提及激光入射角度的確定方法，因此，在實際操作過程中，焊接后的工件質量穩定性無法保證。因此，現有技術中亟需一種確定激光的入射角度的方法，以保證搭接焊的焊縫質量。

技術實現要素：

本發明提供一種提高激光搭接焊的焊縫質量的工藝方法，以解決現有技術中的激光的入射角度無法確定的問題。

本發明提供了一種提高激光搭接焊的焊縫質量的工藝方法，方法包括：S100，對工件進行激光焊接模擬并確定激光焊接模擬的熱源模型參數；S200，根據熱源模型參數對工件進行不同入射角度的焊接模擬，獲取不同入射角度對應的第一焊縫參數；S300，當第一焊縫參數在預設范圍內時，確定該第一焊縫參數對應的入射角度為實際激光入射角度。

進一步地，S100包括：S101，工件根據預設入射角進行實際焊接，獲取工件的實際焊縫參數；S103，根據工件的實際焊縫參數調節激光焊接模擬的熱源模型參數。

進一步地，在執行S103之前，S100還包括：S102，根據預設入射角對工件進行焊接模擬，獲取與預設入射角對應的第二焊縫參數；其中，在執行S102之后，S103包括，根據工件的實際焊縫參數以及第二焊縫參數調節激光焊接模擬的熱源模型參數。

進一步地，第一焊縫參數包括焊縫的熔深尺寸和焊縫的熔寬尺寸。

進一步地，預設范圍包括第一預設范圍，S300包括：S301，當熔深尺寸在第一預設范圍內時，確定該熔深尺寸對應的入射角度為實際激光入射角度。

進一步地，預設范圍包括第一預設范圍和第二預設范圍，當熔深尺寸在第一預設范圍內具有多個入射角度時，S300還包括：S302，根據第一預設范圍，確定符合第一預設范圍內的多個入射角度；S303，根據符合第一預設范圍內的多個入射角度，獲取符合第一預設范圍內的多個入射角度對應的熔寬尺寸；S304，當符合第一預設范圍內的多個入射角度對應的熔寬尺寸符合第二預設范圍時，確定該熔寬尺寸對應的入射角度為實際激光入射角度。

進一步地，熱源模型參數值包括熱源功率、焊接速度以及熱源半徑。

進一步地，在執行S300之后，工藝方法還包括：S400，根據實際激光入射角度對工件進行實際焊接。

應用本發明的技術方案，通過對工件進行激光焊接模擬，并確定激光焊接模擬的熱源模型參數；根據確定后的熱源模型參數對工件進行不同入射角度的焊接模擬，得到不同入射角度對應的第一焊縫參數；當第一焊接參數在預設范圍內時，確定該第一焊縫參數對應的入射角度為實際激光入射角度。通過該方法可以在工件實際焊接前，先對工件進行模擬焊接試驗，根據測得的第一焊縫參數確定實際激光入射角度，如此在確定工件在實際焊接時的激光焊接角度的同時，提高激光搭接焊的焊接質量，提高激光搭接焊的穩定性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據本發明實施例提供的提高激光搭接焊的焊縫質量的工藝方法的流程示意圖；

圖2示出了本發明實施例提供的工件焊接的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

在本發明的描述中，需要理解的是，方位詞如“前、后、上、下、左、右”、“橫向、豎向、垂直、水平”和“頂、底”等所指示的方位或位置關系通常是基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞并不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制；方位詞“內、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內外。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。

此外，需要說明的是，使用“第一”、“第二”等詞語來限定零部件，僅僅是為了便于對相應零部件進行區別，如沒有另行聲明，上述詞語并沒有特殊含義，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。

如圖1所示，本發明實施例提供了一種提高激光搭接焊的焊縫質量的工藝方法，具體的，該方法包括：

S100，對工件進行激光焊接模擬并確定激光焊接模擬的熱源模型參數。

具體的，在對工件進行模擬焊接前，先調試模擬焊接的熱源模型參數值，使模擬值與實際值相匹配，如此提高模擬準確性以及數據的可靠性，為后續實際焊接提供數據支持。

S200，根據熱源模型參數對工件進行不同入射角度的焊接模擬，獲取不同入射角度對應的第一焊縫參數。

在熱源模型參數確定后，對工件進行焊接模擬，模擬實驗可進行多次，每次模擬時需要對激光入射角度進行調整，從而獲取不同入射角度的情況下，對應的工件的第一焊縫參數。

S300，當第一焊縫參數在預設范圍內時，確定該第一焊縫參數對應的入射角度為實際激光入射角度。

在獲取不同入射角度對應的第一焊縫參數后，根據第一焊縫參數進行判斷，當第一焊縫參數符合預設范圍時，則可以確定該第一焊縫參數對應的入射角度為實際激光入射角度。

應用本發明提供的實施例，對工件進行激光焊接模擬，并確定激光焊接模擬的熱源模型參數；根據確定后的熱源模型參數對工件進行不同入射角度的焊接模擬，得到不同入射角度對應的第一焊縫參數；當第一焊接參數在預設范圍內時，確定該第一焊縫參數對應的入射角度為實際激光入射角度。通過該方法可以在工件實際焊接前，先對工件進行模擬焊接試驗，根據測得的第一焊縫參數確定實際激光入射角度，如此在確定工件在實際焊接時的激光焊接角度的同時，提高激光搭接焊的焊接質量，提高激光搭接焊的穩定性。

具體的，該S100包括：

S101，工件根據預設入射角進行實際焊接，獲取工件的實際焊縫參數；

S103，根據工件的實際焊縫參數調節激光焊接模擬的熱源模型參數。

在本實施例中，在對工件進行模擬焊接之前，先對熱源模型參數進行調試。具體的，先在實際中，將工件按照預設入射角進行焊接，焊接后測量并獲取工件的實際焊縫參數。然后在模擬時，先根據工件的實際焊縫參數對熱源模型參數進行調試，調試之后再對工件進行多個入射角度的模擬焊接，并獲取第一焊縫參數，根據第一焊縫參數值來確定實際激光入射角度。通過對熱源模型參數進行調試，可以進一步提高模擬的準確性和可靠性。其中，熱源模型參數值包括熱源功率、焊接速度以及熱源半徑。

具體的，在執行S103之前，該S100還包括S102，S102具體包括：根據預設入射角對工件進行焊接模擬，獲取與預設入射角對應的第二焊縫參數。在執行S102之后，S103為根據工件的實際焊縫參數以及第二焊縫參數調節激光焊接模擬的熱源模型參數。

在獲取工件實際焊縫參數后，對熱源模型參數進行調試。具體的，按照預設入射角對工件進行焊接模擬，獲取與預設入射角對應的第二焊縫參數，通過將實際焊縫參數與第二焊縫參數進行比對，來對熱源模型參數進行調試。具體地，焊縫參數可包括熔寬尺寸、熔深尺寸、焊縫形狀等，在調試時，通過比對、調試，以使第二焊縫參數滿足實際焊縫參數，即可確定熱源模型參數值，并按照該熱源模型參數值對工件進行模擬。

在本實施例中，該預設范圍包括第一預設范圍，S300包括：

S301，當熔深尺寸在第一預設范圍內時，確定該熔深尺寸對應的入射角度為實際激光入射角度。

其中，焊縫參數包括熔寬尺寸、熔深尺寸、焊縫形狀等其它參數值。在本實施例中，選用熔深尺寸作為確定實際激光入射角度的判斷依據，熔深尺寸會影響工件焊接效率、背面焊縫痕跡的明顯程度以及焊縫的連續性。通過熔深尺寸判斷實際激光入射角度，能夠改善搭接試板背面的焊接痕跡，并有利于減小上下板間隙或焊接變形導致的熔深不穩定現象，提高較長試板激光搭接焊的焊接效率，進而能夠提高工件整體焊接質量，提高工件焊接強度，延長工件的使用壽命。具體的，第一預設范圍會根據工件的材料、工件厚度、長度值而發生變化，熔深尺寸在滿足工件的焊縫連接強度的前提下，越小越好即可。

在進行模擬焊接時，該預設范圍包括第一預設范圍和第二預設范圍，當熔深尺寸在第一預設范圍內具有多個入射角度時，該S300還包括：

S302，根據第一預設范圍，確定符合第一預設范圍內的多個入射角度；

S303，根據符合第一預設范圍內的多個入射角度，獲取符合第一預設范圍內的多個入射角度對應的熔寬尺寸；

S304，當符合第一預設范圍內的多個入射角度對應的熔寬尺寸符合第二預設范圍時，確定該熔寬尺寸對應的入射角度為實際激光入射角度。

在本實施例中，第一預設范圍用于確定熔深尺寸，第二預設范圍用于確定熔寬尺寸。當符合第一預設范圍的熔深尺寸具有多個時，對應的入射角度也存在有多個，此時，可以在符合第一預設范圍后，通過第二預設范圍確定熔寬尺寸，通過熔寬尺寸來確定工件的實際激光入射角度。其中，在本實施例中，熔寬尺寸為兩個工件搭接面處的熔寬尺寸。

具體的，在工件進行不同入射角度的焊接模擬后，先根據第一預設范圍，選出符合第一預設范圍的熔深尺寸，確定對應該熔深尺寸的入射角度，若此時有多個入射角度滿足條件，則根據上述多個入射角度對應的熔寬尺寸與第二預設范圍進行比較，最終根據符合第二預設范圍的熔寬尺寸對應的入射角度確定實際激光入射角度。在本實施例中，增加熔寬尺寸作為判斷依據，是由于熔寬尺寸決定了工件的焊接強度。因此通過熔寬尺寸判斷實際激光入射角度，能夠提高工件焊接的焊接強度。具體的，在滿足第一預設范圍后，在選取熔寬尺寸時，一般熔寬尺寸越大越好。因此，可以比較滿足第一預設范圍后的熔寬尺寸，將最大熔寬尺寸對應的入射角度作為工件的實際激光入射角度。

在本實施例中，在執行S300之后，該工藝方法還包括：

S400，根據實際激光入射角度對工件進行實際焊接。

通過本發明提供的實施例，在對工件進行實際焊接加工之前，先通過模擬技術，確定工件的實際激光入射角度，并通過該實際激光入射角度對工件進行焊接。該方法與現有技術中利用垂直入射角對工件進行焊接相比，通過改變激光入射角度能夠有利于保護氣體趨散高功率焊接產生的等離子云，提高焊件表面的功率密度。通過本實施例提供的工藝方法，能夠擴大熔寬尺寸、減小熔深尺寸。進而能夠提高焊接強度，改善焊接工件背面的焊接痕跡，并有利于減小上下板間隙或焊接變形導致的熔深不穩定現象，提高較長試板激光搭接焊的焊接效率。

為了便于理解本發明，本發明提供以下實施例進行說明：

實施例一

圖2示出了工件焊接的結構示意圖，其中，a示出了焊縫的熔深尺寸，b示出了焊縫的熔寬尺寸。

在本實施例中，工件根據預設入射角進行實際焊接，并獲取工件的實際焊縫參數。在對工件進行模擬時，先通過預設入射角對工件進行模擬焊接，并獲取與預設入射角對應的第二焊縫參數。通過實際焊縫參數與第二焊縫參數進行比較，具體的，可比較二者的熔深尺寸、熔寬尺寸、焊縫形狀等，使第二焊縫參數接近或與實際焊縫參數相同，即可確定焊縫模擬時的熱源模型參數。

在本實施例中，以2KW的激光功率、2.8m/min的焊接速度對工件進行模擬。通過該熱源模型參數對工件進行不同入射角度的焊接模擬，并獲取與不同入射角度對應的第一焊縫參數。

具體的，在本實施例中，兩個工件的板厚分別為0.8mm和2mm，并分別在入射角度為0°和25°的條件下進行焊接模擬。模擬得出，0°入射角度對應的熔寬尺寸為1018μm，熔深尺寸為400μm；25°入射角度對應的熔寬尺寸為1028μm，熔深尺寸為364μm。通過模擬發現，25°入射角度下的熔寬尺寸和熔深尺寸達到要求，因此，在對工件進行焊接時，以25°入射角度作為實際激光焊接角度。

工件在實際焊接時，0°入射角度對應的熔寬尺寸為1025μm，熔深尺寸為427μm；25°入射角度對應的熔寬尺寸為1200μm，熔深尺寸為240μm。通過上述數據對比發現，模擬時得到的激光入射角度在實際操作中其熔寬尺寸和熔深尺寸相比其它角度的數據也更符合要求，通過上述數據也證明了模擬時數據的可靠性。

實施例二

在本實施例中，工件根據預設入射角進行實際焊接，并獲取工件的實際焊縫參數。在對工件進行模擬時，先通過預設入射角對工件進行模擬焊接，并獲取與預設入射角對應的第二焊縫參數。通過實際焊縫參數與第二焊縫參數進行比較，具體的，可比較二者的熔深尺寸、熔寬尺寸、焊縫形狀等，使第二焊縫參數接近或與實際焊縫參數相同，即可確定焊縫模擬時的熱源模型參數。

在本實施例中，以3.5kW激光功率、3.7m/min的焊接速度對工件進行模擬。通過該熱源模型參數對工件進行不同入射角度的焊接模擬，并獲取與不同入射角度對應的第一焊縫參數。

具體的，在本實施例中，兩個工件的板厚分別為2mm和2mm，并分別在入射角度為0°和25°的條件下進行焊接模擬。模擬得出，0°入射角度對應的熔寬尺寸為1048μm，熔深尺寸為666μm；25°入射角度對應的熔寬尺寸為1108μm，熔深尺寸為333μm。通過模擬發現，25°入射角度下的熔寬尺寸和熔深尺寸達到要求，因此，在對工件進行焊接時，以25°入射角度作為實際激光焊接角度。

工件在實際焊接時，0°入射角度對應的熔寬尺寸為997μm，熔深尺寸為636μm；25°入射角度對應的熔寬尺寸為1111μm，熔深尺寸為303μm。通過上述數據對比發現，模擬時得到的激光入射角度在實際操作中其熔寬尺寸和熔深尺寸相比其它角度的數據也更符合要求，通過上述數據也證明了模擬時數據的可靠性。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。