激光焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种激光焊接装置，包括激光焊接系统及气体保护系统；其中气体保护系统包括：转接头，转接头连接在激光焊接系统的焊接头上；气管，气管的一端与转接头连接；气源，气源与气管的另一端连接；可柔性弯折的塑料管，可柔性弯折的塑料管的一端与气管的一端连通；喷嘴，喷嘴设置在可柔性弯折的塑料管的另一端；在可柔性弯折的塑料管的另一端上设有绝热过渡管，喷嘴通过绝热过渡管设置在可柔性弯折的塑料管的另一端。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果如下：通过在激光作用区域附件形成惰性气体空间，实现复杂路径随动气体保护，既有效的吹除焊接区域上方的等离子体云，提高激光束与金属工件的耦合效果，并有效保护还处于高温状态的焊缝。

Laser Welding Device

The invention provides a laser welding device, including a laser welding system and a gas protection system, in which the gas protection system includes: a turning joint, which is connected to the welding joint of the laser welding system; one end of the trachea and the trachea is connected to the turning joint; a gas source, a gas source is connected to the other end of the trachea; a flexible bending plastic pipe, one end of the flexible bending plastic pipe, and a flexible bending plastic pipe. The nozzle is arranged at the other end of the flexible bending plastic pipe, and the adiabatic transition pipe is arranged at the other end of the flexible bending plastic pipe. The nozzle is arranged at the other end of the flexible bending plastic pipe through the adiabatic transition pipe. Compared with the prior art, the beneficial effects of the present invention are as follows: by forming inert gas space in the attachment of the laser action area, the complex path following gas protection is realized, which not only effectively blows the plasma cloud above the welding area, improves the coupling effect between laser beam and metal workpiece, but also effectively protects the weld seam which is still in the high temperature state.

【技术实现步骤摘要】
激光焊接装置
本专利技术涉及激光焊接领域，尤其涉及一种激光焊接装置。
技术介绍
激光焊接作为一种精密、高效、快速的焊接方法，在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。激光焊接可以简单归纳为这样的过程：首先聚焦的激光束照射到金属工件表面，金属工件材料吸收激光后产生熔化，金属工件和激光束相对运动后，熔化的金属工件在激光束离开后凝固结晶，形成焊缝。激光焊接分热导焊和深熔焊两种模式，其中，深熔焊发生了材料熔化、气化和等离子化，并有小孔效应，焊缝深宽比大，是激光焊接工业应用的主要方法。在上述的深熔焊中，小孔内充满因高温蒸汽部分电离而成的等离子体，小孔的出口上方也形成一定范围的等离子体云，等离子体云会通过逆韧致吸收和折射对激光束产生屏蔽效应，影响激光束与金属工件的耦合，导致大量的光能量损耗，从而影响焊接熔深和焊接过程稳定性，需要吹除。另一方面，如果没有保护，空气会污染激光焊接的熔池成分，并极大的降低焊缝的力学性能；有些高活性金属例如钛合金，从250℃开始吸氧，从400℃开始吸氢，从600℃开始吸氮，不仅焊接熔池会被空气污染而降低性能，熔池凝固后处于高温状态时，还会受到空气污染导致表面组织脆化，接头力学性能恶化。为了解决上述问题，目前通常采用惰性气体或活性气体，通过喷嘴吹出特定气体吹除等离子体云，并形成覆盖熔池的保护氛围实现保护，对于有些高活性金属例如钛合金，通过喷嘴加托罩的方式覆盖焊接熔池和凝固后还处于高温状态的焊缝，喷嘴用来吹除等离子体云，拖罩用来保护还处于高温状态的焊缝。由于保护托罩结构的局限性，喷嘴加托罩的方法只适用于简单的长直纵缝焊接，对路径复杂的焊缝显得无能为力。公开号为CN104588882B专利技术了一种具有惰性气体保护系统的激光焊接机，较好的实现了对包括钛合金在内的金属工件激光焊接的焊接熔池和凝固后还处于高温状态的焊缝的保护。但该专利技术明显不适应连续长焊缝的作业或者负载持续率较高的工况。原因是：激光焊接是个超高温急速热循环过程，激光焊接小孔中心区域温度高达10000K，所述气体保护系统的喷嘴处于等离子体云、熔池和凝固后处于高温状态的焊缝的强烈热辐射范围内，连续长焊缝的作业或者负载持续率较高的工况条件下，喷嘴温度极易上升到200℃以上，而塑料的熔点一般只有200℃～300℃，温度极易过高而导致塑料软化甚至熔化，所述的公开号为CN104588882B的塑料与金属喷嘴属于直接连接状态，喷嘴依靠可柔性弯折的塑料管而悬空存在于指定位置，会导致两个问题：一是喷嘴因为可柔性弯折的塑料管与喷嘴接触部位软化甚至熔化，和重力作用而极易脱落，导致气体保护系统不能工作，而失去对激光焊接的气体保护作用；二是可柔性弯折的塑料管长时间暴露在剧烈的热辐射环境中，整体变软而不能精确的维持喷嘴的空间位置及空间姿态，导致保护效果不佳，甚至喷嘴会在自重的作用下出现下垂现象而刮擦到焊接熔池进而污染熔池，或者遮挡住射向金属工件的激光束而被激光束烧损，导致气体保护系统不能正常工作。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种解决长时间大功率激光焊接状态下，气体保护系统的喷嘴过热导致的可柔性弯折的塑料管软化甚至熔化问题，提高气体保护系统的高温耐受稳定性与可靠性的激光焊接装置。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种激光焊接装置，包括激光焊接系统及气体保护系统；其中所述气体保护系统包括：转接头，所述转接头连接在所述激光焊接系统的焊接头上；气管，所述气管的一端与所述转接头连接；气源，所述气源与所述气管的另一端连接；可柔性弯折的塑料管，所述可柔性弯折的塑料管的一端与所述气管的一端连通；喷嘴，所述喷嘴设置在所述可柔性弯折的塑料管的另一端；其特征在于，在所述可柔性弯折的塑料管的另一端上设有绝热过渡管，所述喷嘴通过所述绝热过渡管设置在所述可柔性弯折的塑料管的另一端。优选地，所述绝热过渡管的材质为酚醛树脂。优选地，所述喷嘴靠近金属工件的端面沿焊接方向的尺寸大于20毫米。优选地，所述喷嘴与所述可柔性弯折的塑料管的连接端的截面为圆形；在所述喷嘴的自由端上开设有坡口；在所述坡口靠近激光束的一端设有用于所述激光束通过的通孔；其中所述坡口的坡度为30度，所述通孔为竖直状态投影尺寸为直径10毫米通孔；所述喷嘴的底平面与金属工件上表面保持平行且垂直距离范围为1毫米～3毫米；所述喷嘴与金属工件的垂直面的夹角范围是70度～75度；激光束与所述喷嘴的通孔中心的水平距离范围为0毫米～3毫米；所述气源的气体的流速为40升/分钟～50升/分钟。优选地，在所述焊接头上连接固定散热系统，所述固定散热系统与所述气体保护系统连接，所述固定散热系统包括：连接机构，所述连接机构连接在所述焊接头上；第一调节杆，所述第一调节杆的一端与所述连接机构连接；第二调节杆，所述第二调节杆的一端与所述第一调节杆的另一端连接，所述第二调节杆的另一端与所述喷嘴连接。优选地，所述第一调节杆的一端通过单孔卡箍组件与所述连接机构连接；所述第二调节杆的另一端通过双孔卡箍组件与所述喷嘴连接。优选地，在所述第二调节杆的一端与所述第一调节杆的另一端之间设有调节组件，所述调节组件包括：第一转盘；第二转盘，所述第二转盘与所述第一转盘同轴设置；调节孔，所述调节孔绕所述第一转盘及所述第二转盘的圆心沿周向设置在所述第一转盘及所述第二转盘上；调节件，所述调节件设置在所述调节孔内。优选地，所述第一调节杆及所述第二调节杆为空心管材。优选地，所述单孔卡箍、所述第一调节杆、所述第二调节杆、所述第一转盘、所述第二转盘、所述单孔卡箍组件及所述双孔卡箍组件的材质为黄铜。优选地，所述气体保护系统中的保护气体为Ar+CO2混合气体、Ar+O2混合气体、Ar、He或者Ar+He混合气体。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：通过在激光作用区域附件形成惰性气体空间，实现复杂路径°随动气体保护，既有效的吹除焊接区域上方的等离子体云，提高激光束与金属工件的耦合效果，并有效保护还处于高温状态的焊缝。通过在可柔性弯折的塑料管和喷嘴之间增加绝热过渡管，凭借绝热过渡管良好的绝热性能以及耐高温强度性能，可以解决喷嘴由于过热，导致可柔性弯折的塑料管与喷嘴接触的部位出现软化甚至熔化问题。通过增加固定散热系统，一方面通过热传导原理，凭借主体材料均为黄铜的良好导热性能，以及管材、卡箍等结构上比表面积大而散热性好的特点，强化对喷嘴的散热冷却作用，减弱喷嘴发热导致的喷嘴脱落倾向。另一方面可以对喷嘴的空间位置和姿态起到刚性固定作用，使得即使可柔性弯折的塑料管出现软化也能保持喷嘴处于指定的空间位置和姿态。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征目的和优点将会变得更明显。图1为本专利技术激光焊接装置结构示意图。图中：1-激光焊接系统2-气体保护系统3-固定散热系统101-焊接头102-激光束201-气源202-气管203-转接头204-可柔性弯折的塑料管205-绝热过渡管206-喷嘴301-连接机构302-单孔卡箍303-单孔紧固螺钉304-第一调节杆305-第一转盘306-第二转盘307-第一转盘紧固螺钉308-第二转盘紧固螺钉309-第二调节杆310-双孔紧固螺钉311-双孔卡箍312-喷嘴紧固螺钉具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光焊接装置，包括激光焊接系统及气体保护系统；其中所述气体保护系统包括：转接头，所述转接头连接在所述激光焊接系统的焊接头上；气管，所述气管的一端与所述转接头连接；气源，所述气源与所述气管的另一端连接；可柔性弯折的塑料管，所述可柔性弯折的塑料管的一端与所述气管的一端连通；喷嘴，所述喷嘴设置在所述可柔性弯折的塑料管的另一端；其特征在于，在所述可柔性弯折的塑料管的另一端上设有绝热过渡管，所述喷嘴通过所述绝热过渡管设置在所述可柔性弯折的塑料管的另一端。

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接装置，包括激光焊接系统及气体保护系统；其中所述气体保护系统包括：转接头，所述转接头连接在所述激光焊接系统的焊接头上；气管，所述气管的一端与所述转接头连接；气源，所述气源与所述气管的另一端连接；可柔性弯折的塑料管，所述可柔性弯折的塑料管的一端与所述气管的一端连通；喷嘴，所述喷嘴设置在所述可柔性弯折的塑料管的另一端；其特征在于，在所述可柔性弯折的塑料管的另一端上设有绝热过渡管，所述喷嘴通过所述绝热过渡管设置在所述可柔性弯折的塑料管的另一端。2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述绝热过渡管的材质为酚醛树脂。3.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述喷嘴靠近金属工件的端面沿焊接方向的尺寸大于20毫米。4.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述喷嘴与所述可柔性弯折的塑料管的连接端的截面为圆形；在所述喷嘴的自由端上开设有坡口；在所述坡口靠近激光束的一端设有用于所述激光束通过的通孔；其中所述坡口的坡度为30度，所述通孔为竖直状态投影尺寸为直径10毫米通孔；所述喷嘴的底平面与金属工件上表面保持平行且垂直距离范围为1毫米～3毫米；所述喷嘴与金属工件的垂直面的夹角范围是70度～75度；激光束与所述喷嘴的通孔中心的水平距离范围为0毫米～3毫米；所述气源的气体的流速为40升/分钟～50升/分钟。5.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡佩佩，成群林，张登明，欧阳自鹏，金诚，孙锡建，肖翔月，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31