一种激光多束流复合温度场焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光多束流复合温度场焊接装置。该装置至少包括深熔焊激光头、预热激光头、缓冷激光头和红外线温度场测量装置。其中，深熔焊激光头安装在主轴上，用于发射对焊件进行熔融焊接的主焊接激光束；预热激光头用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的预热激光束，预热激光头通过第一运动机构位置可调节的安装在主轴的外围；缓冷激光头用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的缓冷激光束，缓冷激光头通过第二运动机构位置可调节的安装在主轴的外围；红外线温度场测量装置设置在深熔焊激光头的预定范围内，用于实时测量焊接过程中由熔融焊接的主焊接激光束、预热激光束和缓冷激光束形成的复合温度场中的温度。

A Laser Multi-beam Composite Temperature Field Welding Device

The invention relates to a laser multi-beam composite temperature field welding device. The device includes at least a laser head for deep penetration welding, a preheated laser head, a slow cooling laser head and an infrared temperature field measuring device. Among them, the laser head for deep penetration welding is installed on the spindle to emit the main welding laser beam for melt welding; the preheated laser head is used to emit the preheated laser beam for melt welding, and the preheated laser head is installed on the periphery of the spindle through the adjustable position of the first moving mechanism; and the slow cooling laser head is used. The slow-cooling laser beam is emitted in the process of melt welding, and the slow-cooling laser head is installed on the periphery of the spindle through the adjustable position of the second motion mechanism. The infrared temperature field measuring device is set in the predetermined range of the deep-penetration laser head, which is used to measure the main laser beam in the process of real-time welding by melt welding. Temperature in the composite temperature field formed by preheated laser beam and slowly cooled laser beam.

【技术实现步骤摘要】
一种激光多束流复合温度场焊接装置
本专利技术涉及激光束流加工
，特别是涉及一种激光多束流复合温度场焊接装置。
技术介绍
激光焊接技术由于其能量密度高，焊接变形小，同时焊接过程易于集成化、自动化、柔性化，可高精度、高效焊接等优点，近年来在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。目前，激光单光束焊接和激光双光束焊接技术都已发展成熟，已经成功应用于航空、航天、船舶、高铁等薄壁结构件的焊接过程中。激光单光束焊接主要解决的是常规薄壁材料的拼接构件问题，该技术成熟度高，但是不具有预热、缓冷功能，一般只应用于常规易焊材料，例如TC4、不锈钢等材料，其裂纹、气孔调控方法主要体现在焊接参数的调控，例如焊接速度、功率等。而激光双光束焊接技术，是利用激光双侧焊接方法，主要解决的是加筋壁板类的T形接头的焊接问题，其裂纹、气孔调控方法也主要体现在焊接参数的调控，例如焊接速度、功率等。随着我国新一代材料的发展，一些新的轻质、高强合金被开发出来，例如Ti2AlNi合金、Ti1300、Al-Li合金等等。这些新研发的材料多数均采用多种合金成份，材料内部金属间化合物焊接时极易开裂，产生裂纹、气孔等大量缺陷。针对金属间化合物等易裂、难焊的材料，现有的激光焊接技术均不能满足对其高质量的焊接要求。因此，专利技术人提供了一种激光多束流复合温度场焊接装置。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术实施例提供了一种激光多束流复合温度场焊接装置，解决了现有技术的激光焊接容易产生焊接裂纹和气孔的问题。本专利技术的实施例提出了一种激光多束流复合温度场焊接装置，该装置至少包括深熔焊激光头、预热激光头、缓冷激光头和红外线温度场测量装置。其中，深熔焊激光头安装在主轴上，用于发射对焊件进行熔融焊接的主焊接激光束；预热激光头用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的预热激光束，所述预热激光头通过第一运动机构位置可调节的安装在所述主轴的外围；缓冷激光头用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的缓冷激光束，所述缓冷激光头通过第二运动机构位置可调节的安装在所述主轴的外围；红外线温度场测量装置设置在所述深熔焊激光头的预定范围内，用于实时测量焊接过程中由所述熔融焊接的主焊接激光束、所述预热激光束和所述缓冷激光束形成的复合温度场中的温度。进一步地，还包括中控系统，所述中控系统与所述红外线温度场测量装置电连接并接收实时温度信息，所述中控系统还与所述第一运动机构和所述第二运动机构电连接，基于所述温度信息，分别控制所述第一运动机构和所述第二运动机构按照相应的运动轨迹运动，从而带动所述预热激光头和所述缓冷激光头运动到不同位置，用于调节所述预热激光束和所述缓冷激光束的间距和变焦量。进一步地，所述第一运动机构和所述第二运动机构均包括旋转轴、十字导轨组件和回转转盘，所述旋转轴安装在所述主轴外围，可绕所述主轴环向旋转，所述十字导轨组件与所述旋转轴连接，所述十字导轨组件连接并带动所述回转转盘在X向和Y向运动，所述回转转盘通过回转机构带动相应的所述预热激光头或所述缓冷激光头回转运动。进一步地，所述中控系统分别连接并控制所述第一运动机构和所述第二运动机构的旋转轴、十字导轨组件和回转转盘的位移运动。进一步地，所述十字导轨组件包括交叉连接的X向导轨和Y向导轨，所述回转转盘连接所述X向导轨或Y向导轨。进一步地，所述回转机构安装在所述回转转盘与所述十字导轨组件之间，所述预热激光头和所述缓冷激光头分别安装在相应的所述回转转盘上；或者，所述回转机构安装在所述回转转盘与相应的所述预热激光头和所述缓冷激光头之间。进一步地，所述第一运动机构和所述第二运动机构中的所述回转转盘上均设有一维线性导轨，所述预热激光头和所述缓冷激光头均分别连接并能够沿相应的所述一维线性导轨线性运动。进一步地，所述主轴的外围设置有环形导槽，所述旋转轴均设置在所述环形导槽中，所述控制系统控制相应的所述旋转轴沿所述环形导槽分别绕所述主轴旋转。进一步地，所述第一运动机构和所述第二运动机构中的所述旋转轴在所述环形导槽中的环向旋转范围均是0~180度。进一步地，所述红外线温度场控制装置包括红外测温仪和安装架，所述红外测温仪通过所述安装架安装在所述主轴上，所述安装架与所述主轴的安装位置可调，使所述红外测温仪置于所述深熔焊激光头的预定范围内。综上，本专利技术的激光多束流复合温度场焊接装置，将三种束激光组合在一起，可实现多束激光之间的串行、并行等随意排布。采用外部红外线温度场监控，通过预热、缓冷激光束光斑大小、间距的调控实现多束流焊接温度场的控制。利用激光能量的多点分布，温度场的复合叠加，实现焊接过程的预热、焊接、缓冷的一体化实施，可有效控制气孔、裂纹等缺陷的产生，实现易裂、难焊材料的高质量焊接。本专利技术专利适用于难焊、易裂材料，对其它材料的焊接具有很好的参考价值、适用性广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的一种激光多束流复合温度场焊接装置应用场景示意图。图2是本专利技术实施例的一种激光多束流复合温度场焊接装置的结构示意图。图中：1-深熔焊激光头；2-预热激光头；3-缓冷激光头；4-第一运动机构；41-第一Y向导轨；42-第一X向导轨；43-第一回转转盘；44-第一一维线性导轨；45-第一旋转轴；5-第二运动机构；51-第二Y向导轨；52-第二X向导轨；53-第二回转转盘；54-第二一维线性导轨；55-第二旋转轴；6-主轴；7-红外线温度场测量装置。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。图1是本专利技术实施例的一种激光多束流复合温度场焊接装置应用场景示意图。该装置中的焊接激光头至少包括了深熔焊激光头1、预热激光头2和缓冷激光头3，通过将三种激光束组合在一起，能够实现多激光束之间的串行、并行等随意排布。通过实时测量多激光束复合叠加的温度场温度，从而调节预热、缓冷激光束的光斑大小，实现多束流焊接温度场的控制，本专利技术利用激光能量的多点分布，温度场的复合叠加，实现焊接过程的预热、焊接、缓冷的一体化实施，可有效控制气孔、裂纹等缺陷的产生，实现易裂、难焊材料的高质量焊接。图2是本专利技术实施例的一种激光多束流复合温度场焊接装置的结构示意图。结合图1和图2所示，本专利技术的装置至少包括了深熔焊激光头1、预热激光头2、缓冷激光头3和红外线温度场测量装置7，其中，深熔焊激光头1安装在主轴6上，用于发射对焊件进行熔融焊接的主焊接激光束；预热激光头2用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的预热激光束，该预热激光头2通过第一运动机构4位置可调节的安装在主轴6的外围；缓冷激光头3用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的缓冷激光束，该缓冷激光头3通过第二运动机构5位置可调节的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光多束流复合温度场焊接装置，其特征在于，包括：深熔焊激光头，安装在主轴上，用于发射对焊件进行熔融焊接的主焊接激光束；预热激光头，用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的预热激光束，所述预热激光头通过第一运动机构位置可调节的安装在所述主轴的外围；缓冷激光头，用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的缓冷激光束，所述缓冷激光头通过第二运动机构位置可调节的安装在所述主轴的外围；红外线温度场测量装置，设置在所述深熔焊激光头的预定范围内，用于实时测量焊接过程中由所述熔融焊接的主焊接激光束、所述预热激光束和所述缓冷激光束形成的复合温度场中的温度。

【技术特征摘要】
1.一种激光多束流复合温度场焊接装置，其特征在于，包括：深熔焊激光头，安装在主轴上，用于发射对焊件进行熔融焊接的主焊接激光束；预热激光头，用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的预热激光束，所述预热激光头通过第一运动机构位置可调节的安装在所述主轴的外围；缓冷激光头，用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的缓冷激光束，所述缓冷激光头通过第二运动机构位置可调节的安装在所述主轴的外围；红外线温度场测量装置，设置在所述深熔焊激光头的预定范围内，用于实时测量焊接过程中由所述熔融焊接的主焊接激光束、所述预热激光束和所述缓冷激光束形成的复合温度场中的温度。2.根据权利要求1所述的激光多束流复合温度场焊接装置，其特征在于，还包括中控系统，所述中控系统与所述红外线温度场测量装置电连接并接收实时温度信息，所述中控系统还与所述第一运动机构和所述第二运动机构电连接，基于所述温度信息，分别控制所述第一运动机构和所述第二运动机构按照相应的运动轨迹运动，从而带动所述预热激光头和所述缓冷激光头运动到不同位置，用于调节所述预热激光束和所述缓冷激光束的间距和变焦量。3.根据权利要求2所述的激光多束流复合温度场焊接装置，其特征在于，所述第一运动机构和所述第二运动机构均包括旋转轴、十字导轨组件和回转转盘，所述旋转轴安装在所述主轴外围，可绕所述主轴环向旋转，所述十字导轨组件与所述旋转轴连接，所述十字导轨组件连接并带动所述回转转盘在X向和Y向运动，所述回转转盘通过回转机构带动相应的所述预热激光头或所述缓冷激光头回转运动。4.根据权利要求3所述的激光多束流复合温度场焊接装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，陈俐，段爱琴，孔德夷，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11