本发明专利技术提供了一种转角分离式水下激光焊接微型排水装置，包括上下布设的上罩体和下罩体；上罩体和下罩体共同形成半封闭的焊接腔体；上罩体开设有焊接枪管道；下罩体在焊接腔体内壁处连接有密封圈；下罩体开设有用于焊接腔体与外部排水气装置连通的进气管；上罩体和下罩体之间可转动设置，使上罩体转动时下罩体保持不动从而使焊接腔体底部气相空间稳定；上罩体与下罩体之间连接有弹性连接结构；工作时，当上罩体出现转动时，下罩体与上罩体之间发生相对转动使弹性连接结构出现弹性形变；在焊接完成后弹性连接结构弹性复位，使下罩体与上罩体之间角度复位。该排水装置运动灵活，排水效果更稳定，解决了局部气相空间不稳定问题。
【技术实现步骤摘要】
转角分离式水下激光焊接微型排水装置
本专利技术涉及水下激光焊接
，更具体地说，涉及一种转角分离式水下激光焊接微型排水装置。
技术介绍
近年来，海洋工程与设备的不断增多，水下焊接技术在水下基础设施的安装、修复等领域的应用越来越广泛。另外由于核电机组的水下工作区域的特殊性和安全性要求，采用水下焊接机器人进行水下焊接已经成为重要的研究课题。水下焊接按照热源划分主要有电弧和激光两类。激光焊接的激光束可以通过光纤进行远距离传输，控制精度高，适用于对焊接精度要求较高的位置进行焊接，同时激光焊接的热输入较低，冷却速度快，因此焊缝的热影响区小，激光焊接系统易于简化和集成，特别适合工作位置狭小的设备维护，除此之外，激光水下焊接还可以克服电弧不稳定及电弧气体导致的缺陷等问题。电弧焊接主要有三种实现方式，分别是湿法焊接、干法焊接和局部干法焊接。局部干法焊接既具有干法焊接成形质量高又具有湿法焊接设备简单成本低的特点，因此局部干法焊接在水下焊接中起着十分重要的作用。例如，中国专利技术专利申请《便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩》(公开号：CN103433606A)，该排水装置能够实现焊枪沿缝方向左右直线往返式摆动，但其体积过大、灵活性明显不足以处理小型弧状、带状焊缝；排水罩内采用层流进气方式，排水罩内同一高度处气流量相等，将罩内海水整体向下压排出，罩体移动时会对此种排水方式产生较大干扰，水下电弧焊接的稳定性亦受限于局部气相空间的稳定性，在这样排水装置中电弧指向性差，不能保证焊接接头质量。激光焊接的热输入小、冷却速度快、热影响区域小，能够实现能量精细化控制，但是水会对激光束的吸收、反射、折射等作用会产生强烈的阻碍作用，因此如何在水下获得稳定的干燥空间，防止水的干扰是水下激光焊接能否稳定工作的关键。水下焊接质量好坏取决于水下激光焊接排水装置的最终排水效果，而排水效果则取决于装置内部气流的运动状态。例如，中国专利技术专利申请《一种水下激光焊接用排水装置及其使用方法》(公开号：CN107931872A)，该环形水罩利用高压气体在内部形成层流，进而排出气体获得局部干燥空间；但是这种装置存在严重缺陷，焊接运动过程中，衬套与待焊工件间距离发生变化，排水罩底部压强不稳定，从而导致排水罩内局部气相空间不稳定，在出现水的干扰时，激光焊接过程会受到严重影响。特别是在小型斑状、带状、弧状焊缝修复时，不稳定的气相空间无法保证激光焊接的精度和质量；而且，该排水装置只能盲焊，既不能准确调整初始位置，也不能实时监测焊接过程。
技术实现思路
为克服现有技术中的缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种运动灵活、排水效果更稳定、可解决局部气相空间不稳定问题的转角分离式水下激光焊接微型排水装置。为达到上述目的，本专利技术通过下述技术方案予以实现：一种转角分离式水下激光焊接微型排水装置，其特征在于：包括上下布设的上罩体和下罩体；所述上罩体和下罩体共同形成半封闭的焊接腔体；上罩体开设有用于设置激光焊接枪、与焊接腔体连通的焊接枪管道；下罩体在焊接腔体内壁处连接有用于紧贴待焊工件的密封圈；所述下罩体开设有用于焊接腔体与外部排水气装置连通的进气管；所述上罩体和下罩体之间可转动设置，使上罩体转动时下罩体保持不动从而使焊接腔体底部气相空间稳定；上罩体与下罩体之间连接有弹性连接结构；工作时，当上罩体出现转动时，下罩体通过密封圈由待焊工件定位而不转动，下罩体与上罩体之间发生相对转动使弹性连接结构出现弹性形变；在焊接完成后密封圈与待焊工件分离以解除下罩体定位，弹性连接结构弹性复位拉动下罩体转动，使下罩体与上罩体之间角度复位。本专利技术微型排水装置的工作原理是：上罩体连接有激光焊接枪，并由水下机器人的机械手进行夹持；外部排水气装置通过进气管向焊接腔体内通入气体，利用排水气压使焊接腔体形成稳定、局部干燥空间；激光焊接枪根据焊接路径旋转，上罩体转动，而下罩体通过密封圈由待焊工件定位不转动，下罩体与上罩体之间发生相对转动使弹性连接结构出现弹性形变；在焊接完成后密封圈与待焊工件分离以解除下罩体定位，弹性连接结构弹性复位拉动下罩体转动，使下罩体与上罩体之间角度复位。与传统装置相比，本专利技术微型排水装置，分为分离式的上罩体与下罩体两个部分，并且上罩体与下罩体可以相对转动一定角度；焊接过程中，上罩体旋转运动完成焊接，运动灵活，可控性好；焊接过程中保持下罩体不动，保证了底部气相空间的稳定，解决了小型弧状、带状焊缝传统水下激光焊接运动过程中排水装置内局部气相空间不稳定的问题，极大地减小了激光焊接过程中出现水干扰的可能性，保证了水下激光焊接的精度和质量；完成焊接后，下罩体可以相对于上罩体回复到初始位置，方便下次焊接，特别是大规模自动化批量工件的焊接。本专利技术特别适用于工作位置狭小的小型环状焊缝的水下焊接，它能够解决小型弧状、带状焊缝传统水下激光焊接运动过程中排水罩内局部气相区不稳定的问题，有效提高水下焊接质量。优选地，所述上罩体设有上凸缘；下罩体设有与上凸缘位置相对的下凸缘；所述下凸缘开设有至少两个弧形导向孔；所有弧形导向孔均布设在以下罩体中心轴上的点为圆心的同一圆周上；弹性连接结构的组数≤弧形导向孔的数量；每组弹性连接结构包括导向联接柱、牵引柱和弹性元件；导向联接柱的一端与上凸缘连接，另一端穿过下凸缘的弧形导向孔延伸至下凸缘的下方并与弹性元件的一端连接；牵引柱设置在下凸缘的下方并与弹性元件的另一端连接。优选地，所述下罩体与密封圈之间通过密封圈固定环连接。优选地，所述密封圈固定环与下罩体之间通过螺纹实现连接；密封圈固定环与下罩体之间留有安装间隙；密封圈包括相连接的内圈和外圈；所述外圈卡设在安装间隙中，内圈延伸到焊接腔体中。该设计便于密封圈拆装和更换，便于密封圈根据实际待焊工件选择，使密封圈能够与待焊工件紧密连接。优选地，所述焊接枪管道倾斜设置，且焊接枪管道设有与激光焊接枪外螺纹相匹配的内螺纹。激光焊接枪可以在上罩体内沿螺纹螺旋运动，从而实现调整离焦量的功能，大大提高焊接过程的灵活度，提升能量的精细化控制水平。优选地，所述焊接腔体中设有用于获取焊接腔体内部图像的内窥镜。本专利技术微型排水装置设有内窥镜，可以实时监测水下焊接状况，也可以通过内窥镜观测调整焊枪与待焊部分位置，能够实现远程机器人自动焊接。优选地，所述上罩体与下罩体的连接处设有密封垫。密封垫可提高上罩体与下罩体连接处的密封性能。优选地，所述进气管为至少两个；进气管沿下罩体周向均匀布设。该设计可提高进气的均匀性。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点与有益效果：1、本专利技术微型排水装置在焊接过程中可保持下罩体不动，具有更稳定的排水效果，保证了底部气相空间的稳定，解决了小型弧状、带状焊缝传统水下激光焊接运动过程中排水罩内局部气相空间不稳定的问题，极大地减小了激光焊接过程中出现水干扰的可能性，保证了水下激光焊接的精度和质量；2、本专利技术微型排水装置，激光焊接枪可以实现螺旋运动来实现对离焦量的调节；焊接过程中，上罩体旋转运动完成焊接，运动灵活，可控性好；完成焊接后，下罩体可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种转角分离式水下激光焊接微型排水装置，其特征在于：包括上下布设的上罩体和下罩体；所述上罩体和下罩体共同形成半封闭的焊接腔体；上罩体开设有用于设置激光焊接枪、与焊接腔体连通的焊接枪管道；下罩体在焊接腔体内壁处连接有用于紧贴待焊工件的密封圈；所述下罩体开设有用于焊接腔体与外部排水气装置连通的进气管；/n所述上罩体和下罩体之间可转动设置，使上罩体转动时下罩体保持不动从而使焊接腔体底部气相空间稳定；上罩体与下罩体之间连接有弹性连接结构；工作时，当上罩体出现转动时，下罩体通过密封圈由待焊工件定位而不转动，下罩体与上罩体之间发生相对转动使弹性连接结构出现弹性形变；在焊接完成后密封圈与待焊工件分离以解除下罩体定位，弹性连接结构弹性复位拉动下罩体转动，使下罩体与上罩体之间角度复位。/n
【技术特征摘要】
1.一种转角分离式水下激光焊接微型排水装置，其特征在于：包括上下布设的上罩体和下罩体；所述上罩体和下罩体共同形成半封闭的焊接腔体；上罩体开设有用于设置激光焊接枪、与焊接腔体连通的焊接枪管道；下罩体在焊接腔体内壁处连接有用于紧贴待焊工件的密封圈；所述下罩体开设有用于焊接腔体与外部排水气装置连通的进气管；
所述上罩体和下罩体之间可转动设置，使上罩体转动时下罩体保持不动从而使焊接腔体底部气相空间稳定；上罩体与下罩体之间连接有弹性连接结构；工作时，当上罩体出现转动时，下罩体通过密封圈由待焊工件定位而不转动，下罩体与上罩体之间发生相对转动使弹性连接结构出现弹性形变；在焊接完成后密封圈与待焊工件分离以解除下罩体定位，弹性连接结构弹性复位拉动下罩体转动，使下罩体与上罩体之间角度复位。
2.根据权利要求1所述的转角分离式水下激光焊接微型排水装置，其特征在于：所述上罩体设有上凸缘；下罩体设有与上凸缘位置相对的下凸缘；所述下凸缘开设有至少两个弧形导向孔；所有弧形导向孔均布设在以下罩体中心轴上的点为圆心的同一圆周上；弹性连接结构的组数≤弧形导向孔的数量；每组弹性连接结构包括导向联接柱、牵引柱和弹性元件；导向联接柱的一端与上凸缘连接，另一端穿过下凸缘的弧形导向孔延伸至下凸缘的下方并...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振民，裴凯，陈浩宇，张芩，吴健文，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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