一种激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构制造技术

本发明专利技术提供了一种激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构，涉及激光焊接技术领域，包括外罩体、内壳体、送丝机构、支撑横梁和连接法兰；其中，所述外罩体包括拱形外罩和外腔透光窗口；所述内壳体包括球形内壳和内腔透光窗口；所述外罩体通过所述支撑横梁与所述内壳体装配连接，形成双腔体结构；所述送丝机构和所述连接法兰安装在所述外罩体上面；所述外罩体通过所述连接法兰与激光工作头相连接。该发明专利技术可将不同的保护气体输入内腔与外腔中，对焊接部位进行气体保护，同时抑制激光焊接等离子体，提高焊接能量利用率；采用氩气填充外腔，对焊接高温位置进行气体保护，提高焊接质量。

A composite mechanism of wire feeding and omnidirectional gas protection for laser wire filling welding

【技术实现步骤摘要】
一种激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构
本专利技术涉及激光焊接
，尤其涉及一种激光填丝焊的送丝及全方位气体保护复合机构。
技术介绍
焊接是一种重要的材料加工方法，也是金属材料连接的主要方式。在石油化工、车辆船舶、航天航空等各领域装备的生产制造过程中，都需要通过焊接进行构件连接。传统电弧焊是目前工程上应用广泛的焊接方法，其具有热输入量大、变形大、热影响区宽等缺点。在中厚板焊接时，传统电弧焊常需要开坡口，通过多层多道的工艺方式实现板材的焊接，效率较低。激光焊接是在传统熔焊工艺基础上发展起来的一种高能束焊接方法，它通过引入高能量密度的激光热源开展焊接。激光焊接具有热输入量小、变形小、热影响区窄等优点，是一种先进的高效焊接方法。因此，激光焊接有利于克服传统电弧焊热输入量大、应力大等缺点，提高焊接质量与效率。但是，在实际激光焊接工艺中，也存在一些问题，如激光焊接是在开放式的操作空间进行的，高温阶段的金属液及焊后金属容易氧化，不利于焊接接头质量。而当采用封闭空间进行惰性气体保护的激光焊接方法克服上述问题时，焊丝材料的送入及随热源同步移动将是一个难点，尤其是在窄小局部封闭空间内。此外，激光束能量密度高、加热效率高，激光焊接过程中易产生焊接等离子体，影响焊接效果及焊接稳定性，需要进行合理的控制。目前，针对激光焊接的气体保护装置多采用随动托罩或托管的方式，其保护范围有限，且空间开放，无法完全隔绝空气中的氧，混入的氧气导致保护效果不佳，影响激光焊接头质量。而少数局部惰性气体或真空保护腔，不具备送丝功能，以上所述问题限制了激光焊接在工程上的应用。因此，本领域的技术人员致力于开发一种可实现激光填丝焊封闭空间的准确送丝功能及全方位气体保护功能的焊接装置。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：①实现对激光焊接过程的全方位气体保护；②在激光焊接过程中，实现封闭空间内焊丝的准确送入与随热源同步移动；③对激光焊接等离子体进行合理的抑制与控制。为实现上述目的，本专利技术提供了一种激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构，包括外罩体、内壳体、送丝机构、支撑横梁和连接法兰；其中，所述外罩体包括拱形外罩和外腔透光窗口；所述内壳体包括球形内壳和内腔透光窗口；所述外罩体通过所述支撑横梁与所述内壳体装配连接，形成双腔体结构；所述送丝机构和所述连接法兰安装在所述外罩体上面；所述外罩体通过所述连接法兰与激光工作头相连接。进一步地，所述外腔透光窗口设置在拱形外罩顶中心位置；所述内腔透光窗口设置在所述球形内壳顶上中心位置；所述外腔透光窗口和所述内腔透光窗口位于同一中心线上。进一步地，所述支撑横梁内开设有冷却液通道，冷却液进口和冷却液出口分别在所述支撑横梁的两头。进一步地，所述球形内壳的内侧上均匀分布有数个内腔气孔。进一步地，所述支撑横梁上还有内腔进气口。进一步地，所述外罩体右侧底部开设有外罩过焊口；所述内壳体的右侧底部开设有内壳过焊口；所述外罩过焊口与所述内壳过焊口对齐，在同一中心线上。进一步地，在所述过焊口上面所述拱形外罩内开设有气帘气道，气帘气道入口开在所述拱形外罩的右侧，气帘气道出口朝下在所述外罩过焊口顶部。进一步地，所述外罩体还有2个外腔进气口，分别开设在所述拱形外罩的两侧。进一步地，所述拱形外罩的内侧对着2个所述外腔进气口位置均匀分布有数个外腔气孔。进一步地，所述送丝机构包括送丝轮及送丝导管，所述送丝导管穿过所述外罩体和所述内壳体与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)复合机构的内腔可实现对焊接等离子体的抑制与控制，通过内腔的空间拘束和氦气的等离子体抑制机制能提高激光能量利用率，在低功率条件下实现高效稳定、低应力低变形的激光焊接。(2)双层腔体结构的独特设计使内腔内的焊接位置与外罩体外的空气之间有过渡区，减少了进入焊接区域的空气，达到了更好的保护效果，并可在内腔及外腔中使用不同的保护气体，既节约了成本，又实现了良好的保护效果。(3)实现了对激光焊接过程的全方位保护，包括即将受热的焊接位置前沿(提前排除空气)、焊接位置及焊后的高温区域。(4)实现了在封闭区域进行准确送丝、且焊丝随激光工作头同步移动的功能，可用于激光填丝焊。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构正面三维示意图；图2为本专利技术的激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构的仰视图；图3为本专利技术的实施例一激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构工作示意图；图4为本专利技术的实施例二激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构工作示意图；其中，1-激光束，2-连接法兰，3-外罩体，4-外腔进气口，5-气帘气道入口，6-待焊金属试板，7-外腔透光窗口，8-焊丝，9-送丝导管，10-送丝轮，11-内腔进气口，12-冷却液进口，13-内壳体，14-内腔气孔，15-内腔透光窗口，16-支撑横梁，17-冷却液出口，18-外腔气孔，19-气帘气道出口，20-焊后金属，21-熔池，22-等离子体，23-熔滴，24-内腔，25-外腔，26-外罩过焊口，27-内壳过焊口。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。如图1和图2所示，本专利技术提供了一种激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构，包括外罩体3、内壳体13、送丝机构、支撑横梁16及连接法兰2；外罩体3通过支撑横梁16与内壳体13装配连接，形成双腔体结构；送丝机构和连接法兰2安装在外罩体3上面；外罩体3通过连接法兰2与激光工作头相连接，达到随焊接热源同步移动的效果。外罩体3包括拱形外罩和外腔透光窗口7；外腔透光窗口7安装于拱形外罩顶中心位置；外罩体3右侧底部有一缺口做外罩过焊口26，在外罩过焊口26上外罩体3内有气帘气道，气帘气道入口5开设在外罩体3右侧，气帘气道出口19朝下在外罩过焊口26顶部，惰性保护气体从气帘气道入口5进，从气帘气道出口19出来向下喷，形成一道气帘封住外罩过焊口26，以阻碍外部空气进入外罩体3和焊后金属20。在拱形外罩两侧各有一个外腔进气口4，拱形外罩内侧相对两个外腔进气口4的位置均匀分布有数个外腔气孔18，惰性保护气体从两个外腔进气口4进入经这数个外腔气孔18减速分散进入外腔25。内壳体13包括球形内壳和内腔透光窗口15；内腔透光窗口15安装在球形内壳顶中心位置，与外腔透光窗口7在同一中心线上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构，其特征在于，包括外罩体、内壳体、送丝机构、支撑横梁和连接法兰；其中，所述外罩体包括拱形外罩和外腔透光窗口；所述内壳体包括球形内壳和内腔透光窗口；所述外罩体通过所述支撑横梁与所述内壳体装配连接，形成双腔体结构；所述送丝机构和所述连接法兰安装在所述外罩体上面；所述外罩体通过所述连接法兰与激光工作头相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构，其特征在于，包括外罩体、内壳体、送丝机构、支撑横梁和连接法兰；其中，所述外罩体包括拱形外罩和外腔透光窗口；所述内壳体包括球形内壳和内腔透光窗口；所述外罩体通过所述支撑横梁与所述内壳体装配连接，形成双腔体结构；所述送丝机构和所述连接法兰安装在所述外罩体上面；所述外罩体通过所述连接法兰与激光工作头相连接。


2.如权利要求1所述的激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构，其特征在于，所述外腔透光窗口设置在所述拱形外罩顶中心位置；所述内腔透光窗口设置在所述球形内壳顶上中心位置；所述外腔透光窗口和所述内腔透光窗口位于同一中心线上。


3.如权利要求1所述的激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构，其特征在于，所述支撑横梁内开设有冷却液通道，冷却液进口和冷却液出口分别在所述支撑横梁的两头。


4.如权利要求1所述的激光填丝焊送丝及全方位气体保护复合机构，其特征在于，所述球形内壳的内侧上均匀分布有数个内腔气孔。


5.如权利要求3所述的激光填丝焊送丝及全方位气体保护复...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂璞林，陈恋，李铸国，黄坚，姚成武，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31