一种用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，包括高度传感反馈调节系统，高度传感反馈调节系统与送丝系统和气体保护装置用固定杠杆固定于激光焊接枪头上。高度传感反馈调节系统包括高度调节模块和伺服马达，还包括高度传感器和可编程控制器，可编程控制器与伺服马达和高度传感器分别通过信号线连接。可编程控制器通过外部控制电缆与外部PLC控制器连接。用于厚板材料超窄间隙激光焊接，能对厚板超窄间隙激光焊接实时测量间隙深度，提高激光焊接离焦量调节自动化程度，效率高、精度好，且结构简单、使用方便，能够显著提高超窄间隙激光焊接的焊接效率。

A method for improving laser welding efficiency of ultra narrow gap

The invention discloses a method for improving the efficiency of ultra-narrow gap laser welding, which comprises a height sensing feedback adjusting system, a height sensing feedback adjusting system, a wire feeding system and a gas protection device fixed with a fixed lever on the head of a laser welding gun. The height sensor feedback control system includes a height adjustment module and a servo motor. It also includes a height sensor and a programmable controller. The programmable controller is connected with the servo motor and the height sensor through the signal line respectively. The programmable controller is connected with the external PLC controller through the external control cable. For ultra-narrow gap laser welding of thick plate material, the gap depth can be measured in real time, the defocusing degree of laser welding can be adjusted automatically, the efficiency is high, the precision is good, and the structure is simple and the use is convenient. The welding efficiency of ultra-narrow gap laser welding can be significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法
本专利技术涉及一种激光焊接技术，尤其涉及一种用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法。
技术介绍
随着全球经济的快速发展，在船舶制造、海洋工程、核电设备、石油化工、重型机械、航空航天等工业领域对高性能厚板的需求越来越大，相应的对厚板的焊接技术要求也越来越高。传统的厚板焊接方法，焊接坡口尺寸大，焊接效率低，变形量大，接头性能在一定程度无法满足使用要求。窄间隙焊接方法由于可以大幅度的减少坡口面积，在较小的线能量下实现高效高质量连接，因此被作为一种可以得到机械性能良好的、变形小的、经济的优质焊接接头的方法，广泛应用于各种大型重要结构中。为了更好的发挥窄间隙焊接的优势，研究学者提出了超窄间隙焊接，其具有更窄的间隙，一般小于5mm，它除了能够获得良好的力学性能外，而且具有更低的生产成本和更高的生产效率。但是相对于常用的TIG窄间隙焊接来说，间隙过窄引起的电弧攀升以及焊枪结构复杂等问题，限制了其在超窄间隙方面的应用。激光焊接具有热输入小、热影响区小、焊接变形小及焊接质量高等优势，并且激光光束具有一定的焦距，可直接进入焊缝间隙中完成焊接，因此对间隙可以要求更窄，能够实现厚板材料的超窄间隙焊接。激光焊接过程中，离焦量对焊接质量影响很大，当离焦量过大，作用在工件上的功率密度过低达不到焊接工件的目的；当离焦量过小，作用在工件上的功率密度过高，容易熔化激光照射点，破坏工件表面。在超窄间隙焊接过程中，由于焊缝高度不断发生变化，为了保证焊接质量，需要对离焦量进行实时调整，以获得良好的焊缝。目前超窄间隙焊接过程中，离焦量的调节主要有两种方式，一种是采用手动测量离焦量然后进行调节，但是当间隙更窄以及出现焊接变形时，就无法进行测量；一种是根据单层焊接厚度推算，这种方式与焊接工艺紧密相连，需要前期收集大量的数据。这两种方式在测量调节焊接离焦量时均存在着效率低、精度差等问题，无法保证超窄间隙激光焊接的焊缝质量及优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，在厚板超窄间隙激光焊接系统中设有高度传感反馈调节系统，所述高度传感反馈调节系统与送丝系统和气体保护装置用固定杠杆固定于激光焊接枪头上；所述高度传感反馈调节系统调节传感器高度，使其到达焊接面距离与激光器焦距相同，实现激光焊接枪头高度的全自动调节。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，将高精度高度传感器固定在激光焊接枪头上，调节传感器高度，使其到达焊接面距离与激光器焦距相同。能提高超窄间隙激光焊接效率，对厚板超窄间隙激光焊接实时测量间隙深度，提高激光焊接离焦量调节自动化程度，效率高、精度好，且结构简单、使用方便，能够显著提高超窄间隙激光焊接的焊接效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法的结构示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术的用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，其较佳的具体实施方式是：在厚板超窄间隙激光焊接系统中设有高度传感反馈调节系统，所述高度传感反馈调节系统与送丝系统和气体保护装置用固定杠杆固定于激光焊接枪头上；所述高度传感反馈调节系统调节传感器高度，使其到达焊接面距离与激光器焦距相同，实现激光焊接枪头高度的全自动调节。所述高度传感反馈调节系统包括高度调节模块和伺服马达，还包括高度传感器和可编程控制器，所述可编程控制器与伺服马达和高度传感器分别通过信号线连接。所述可编程控制器通过外部控制电缆与外部PLC控制器连接。所述高度传感反馈调节系统通过所述可编程控制器将高度传感数据反馈给所述PLC控制器，在完成一道焊接过程后，所述PLC控制器自动调节激光焊接枪头高度，直到高度传感器反馈的距离高度达到激光器焦距数值。本专利技术的用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，将高度传感器和反馈调节运动机构相结合的装置，用于厚板材料超窄间隙激光焊接。能提高超窄间隙激光焊接效率，对厚板超窄间隙激光焊接实时测量间隙深度，提高激光焊接离焦量调节自动化程度，该专利技术效率高、精度好，且结构简单、使用方便，能够显著提高超窄间隙激光焊接的焊接效率，对超窄间隙激光焊接的实际应用具有重要意义。本专利技术将高精度高度传感器固定在激光焊接枪头上，调节传感器高度，使其到达焊接面距离与激光器焦距相同。并将高度传感数据反馈给PLC调节运动机构。将PLC调节运动机构中设置程序，在完成一道焊接过程后，自动调节激光焊接枪头高度，直到高度传感器反馈的距离高度达到激光器焦距数值。完后激光焊接枪头高度的全自动调节。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下优点和效果：(1)可实时监控激光焊接枪头与焊接面的高度距离。(2)在每道焊接完成后，可自动调节激光焊接枪头高度，完成自动对焦。(3)可以实现对于激光焊接枪头的精准对焦，降低由于离焦量问题所带来的焊接问题，大大提高焊接精度。(4)可实时监测每层焊接过程的填充厚度，进一步提高对于焊接过程的了解和把控。具体实施例，如图1所示：(1)一种用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，通过高度传感器检测激光焊接枪头与被焊工件焊缝的距离，监测数据通过传感器电缆输入可编程控制器，可编程控制器将数据信号传递给PLC控制系统，驱动激光焊接枪头进行位置调整，实现对激光焊接离焦量的自适应调节。(2)该装置由下述部件组成：高度传感器12、高度调节模块7、固定杠杆6、可编程控制器9、外部控制电缆10、伺服马达8、气体保护装置4、送丝系统5、激光焊接枪头1、焊件2、外部PLC控制器11。(3)在焊接过程中，高度传感器12对激光焊接枪头1与超窄间隙焊缝表面3进行测量，并将测得数据传递给可编程控制器9，可控制编辑器将反馈信号分别传递给伺服马达和外部PLC控制器11，通过调节焊枪高度，来实现激光焊接离焦量的自适应。(4)高度传感系统的调节方法，可通过可编程控制器9将信号传递给伺服马达，进而控制高度调节模块7，来调节高度传感器与激光焊接枪头的相对高度问题。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，其特征在于，在厚板超窄间隙激光焊接系统中设有高度传感反馈调节系统，所述高度传感反馈调节系统与送丝系统和气体保护装置用固定杠杆固定于激光焊接枪头上；所述高度传感反馈调节系统调节传感器高度，使其到达焊接面距离与激光器焦距相同，实现激光焊接枪头高度的全自动调节。

【技术特征摘要】
1.一种用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，其特征在于，在厚板超窄间隙激光焊接系统中设有高度传感反馈调节系统，所述高度传感反馈调节系统与送丝系统和气体保护装置用固定杠杆固定于激光焊接枪头上；所述高度传感反馈调节系统调节传感器高度，使其到达焊接面距离与激光器焦距相同，实现激光焊接枪头高度的全自动调节。2.根据权利要求1所述的用于提高超窄间隙激光焊接效率的方法，其特征在于，所述高度传感反馈调节系统包括高度调节模块和伺服马达，还包括高度传感器和可编程控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔冰，张华，赵常宇，闫雪梅，窦程亮，邵童阁，潘睿，张巍，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11