本实用新型专利技术公开了一种带保护气的直冲式水约束层装置，属于激光焊接技术领域，能够解决现有沉浸式水约束层难以克服激光能量均匀性较差的问题。所述装置包括柱状腔体、进光腔体盖和腔体下锥冒；柱状腔体上设有进水端头和进气端头；锥形底壁上设有射流嘴，柱状腔体内的水从射流嘴喷出后形成水柱；腔体侧壁内设有垂直于柱状腔体中心轴的第一气路以及平行于中心轴的第二气路，第二气路与第一气路连通；腔体下锥冒的倾斜内壁与锥形底壁的倾斜外壁之间形成第三气路，第三气路与第二气路连通；保护气从进气端头进入第一气路、第二气路和第三气路输送至水柱处，以包围水柱；激光经进光腔体盖后入射至柱状腔体内并沿水柱方向传播。本实用新型专利技术用于激光焊接。本实用新型专利技术用于激光焊接。本实用新型专利技术用于激光焊接。
【技术实现步骤摘要】
一种带保护气的直冲式水约束层装置
[0001]本技术涉及一种带保护气的直冲式水约束层装置，属于激光焊接
技术介绍
[0002]激光冲击焊接技术是一种新型的激光冷焊接技术，具有可焊接材料种类多样化、可焊接材料形状多样化、可控性强、无接触式的优点。利用激光脉冲产生的冲击波赋予焊件一个高速动力形成撞击，两个待焊接工件的撞击表面间会产生界面波和射流的综合作用，表层在很高的压力波作用下可看作瞬间液体，形成射流，产生塑性流动，一方面射流清除了接触表面的吸附层、氧化层薄膜、油污等，使金属接触面露出有活性的清洁表面；另一方面射流原子在原子距离内相遇，从而在界面上形成冶金结合，实现焊接。
[0003]基于水的柔性特点，在激光冲击焊接技术中，水常用作约束层。采用水作为约束层，用水流覆盖住待焊接工件或者说将工件沉浸在水中，这种方式主要存在两种弊端：其一、对于异形面焊接件，沉浸式水约束层不能保证约束层的均匀性，又因为水层厚度通常较薄，在异形面的凹处和凸处的水层厚度差能达数倍之多，导致激光冲击波能量的不均匀，影响焊接质量的均匀性；其二、焊接覆件与基件的加速空隙中易渗入水滴影响高速撞击时的射流效应，影响焊接质量。
技术实现思路
[0004]本技术提供了一种带保护气的直冲式水约束层装置，能够解决现有激光冲击焊接中沉浸式水约束层难以克服激光冲击波能量均匀性较差、以及焊接覆件与基件的加速空隙中易渗入水滴而影响焊接质量的问题。
[0005]本技术提供了一种带保护气的直冲式水约束层装置，所述装置包括：柱状腔体，所述柱状腔体包括腔体侧壁和与所述腔体侧壁底端连接的锥形底壁；进光腔体盖，设置在所述柱状腔体的顶端，用于封闭所述柱状腔体的顶端开口；腔体下锥冒，设置在所述锥形底壁的外侧，且与所述腔体侧壁底端固定；所述柱状腔体靠近所述进光腔体盖的腔体侧壁上设置有进水端头；水流从所述进水端头进入所述柱状腔体内部；所述锥形底壁上设置有射流嘴，所述腔体下锥冒上具有与所述射流嘴位置对应的中空部分，所述柱状腔体内的水从所述射流嘴喷出后形成水柱；所述腔体侧壁内设置有垂直于所述柱状腔体中心轴的第一气路，以及平行于所述柱状腔体中心轴的第二气路，所述第二气路与所述第一气路连通；所述腔体下锥冒的倾斜内壁与所述锥形底壁的倾斜外壁之间形成第三气路，所述第三气路与所述第二气路连通；所述腔体侧壁上还设置有进气端头；保护气从所述进气端头进入所述第一气路中，并经由所述第一气路、所述第二气路和所述第三气路输送至所述水柱处，以包围所述水柱；激光经所述进光腔体盖后入射至所述柱状腔体内，并沿所述水柱方向传播。
[0006]可选的，所述进光腔体盖上设置有通光镜片，所述激光经所述通光镜片入射至所述柱状腔体内；所述进光腔体盖的四周设有多个凹槽；每个所述凹槽中均设有第一锁紧孔，所述进光腔体盖通过所述第一锁紧孔内的螺钉与所述腔体侧壁顶端固定。
[0007]可选的，所述腔体下锥冒包括锥形斜壁和连接在所述锥形斜壁大口端的环形平台；所述环形平台上设置有多个第二锁紧孔；所述腔体下锥冒通过所述第二锁紧孔内的螺钉与所述腔体侧壁底端固定。
[0008]可选的，所述锥形底壁上设置有安装孔；所述射流嘴可拆卸安装于所述安装孔内。
[0009]可选的，所述射流嘴上具有正对于所述通光镜片的贯穿的出射孔；所述柱状腔体内的水从所述出射孔射出后形成水柱；所述射流嘴为柱状；在所述射流嘴中心轴的方向上，所述射流嘴的外侧壁包括连接段和倾斜导向段；所述连接段用于与所述安装孔螺纹连接；所述倾斜导向段具有导向弧面；所述导向弧面与所述锥形斜壁的竖向内侧壁形成出气腔；所述第三气路与所述出气腔连通；所述导向弧面用于将所述第三气路流出的保护气导向所述出气腔，以包围在所述水柱四周。
[0010]可选的，所述进水端头为多个，多个所述进水端头均匀分布在所述柱状腔体靠近所述进光腔体盖的腔体侧壁上。
[0011]可选的，所述进水端头为2个或4个。
[0012]可选的，所述进气端头为多个，多个所述进气端头均匀分布在所述柱状腔体上位于所述进水端头正下方的侧壁上。
[0013]可选的，所述进气端头为2个或4个。
[0014]本技术能产生的有益效果包括：
[0015]本技术提供的带保护气的直冲式水约束层装置，通过将普通水在由进光腔体盖、柱状腔体的腔体壁、射流嘴组成的稳腔内形成稳定的水流，由出射孔输出水柱；水柱外围设有保护气体；激光经进光腔体盖入射到稳腔中，在水流中会聚由出射孔输出，沿着水柱方向传播；水柱冲击到的地方就是焊接点。本技术有效的解决了沉浸式水约束层无法保证的约束层均匀性问题，以及焊接覆件与基件的加速空隙中易渗入水滴影响焊接质量的问题。
附图说明
[0016]图1为本技术提供的带保护气的直冲式水约束层装置正面立体示意图；
[0017]图2为本技术提供的带保护气的直冲式水约束层装置正面剖面示意图；
[0018]图3为本技术提供的带保护气的直冲式水约束层装置底部结构示意图；
[0019]图4为本技术提供的带保护气的直冲式水约束层装置中射流嘴正面剖面示意图。
[0020]部件和附图标记列表：
[0021]11、进光腔体盖；12、通光镜片；13、凹槽；14、第一锁紧孔；15、柱状腔体；16、腔体侧壁；17、锥形底壁；18、腔体下锥冒；19、锥形斜壁；20、环形平台；21、进水端头；22、进水路；23、水腔；24、进气端头；25、第一气路；26、第二气路；27、第三气路；28、出气腔；29、射流嘴；30、出射孔；31、连接段；32、倾斜导向段；33、导向弧面；34、第二锁紧孔；35、水柱；36、保护气。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
[0023]本技术实施例提供了一种带保护气的直冲式水约束层装置，如图1至图3所示，所述装置包括：柱状腔体15，柱状腔体15包括腔体侧壁16和与腔体侧壁16底端连接的锥形底壁17；进光腔体盖11，设置在柱状腔体15的顶端，用于封闭柱状腔体15的顶端开口；腔体下锥冒18，设置在锥形底壁17的外侧，且与腔体侧壁16底端固定；柱状腔体15靠近进光腔体盖11的腔体侧壁16上设置有进水端头21；水流从进水端头21进入柱状腔体15内部；锥形底壁17上设置有射流嘴29，腔体下锥冒18上具有与射流嘴29位置对应的中空部分，柱状腔体15内的水从射流嘴29喷出后形成水柱35；腔体侧壁16内设置有垂直于柱状腔体15中心轴的第一气路25，以及平行于柱状腔体15中心轴的第二气路26，第二气路26与第一气路25连通；腔体下锥冒18的倾斜内壁与锥形底壁17的倾斜外壁之间形成第三气路27，第三气路27与第二气路26连通；腔体侧壁16上还设置有进气端头24；保护气36从进气端头24进入第一气路25中，并经由第一气路25、第二气路26和第三气路27输送至水柱35处，以包围水柱35；激光经进光腔体盖11后入射至柱状腔体1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带保护气的直冲式水约束层装置，其特征在于，所述装置包括：柱状腔体，所述柱状腔体包括腔体侧壁和与所述腔体侧壁底端连接的锥形底壁；进光腔体盖，设置在所述柱状腔体的顶端，用于封闭所述柱状腔体的顶端开口；腔体下锥冒，设置在所述锥形底壁的外侧，且与所述腔体侧壁底端固定；所述柱状腔体靠近所述进光腔体盖的腔体侧壁上设置有进水端头；水流从所述进水端头进入所述柱状腔体内部；所述锥形底壁上设置有射流嘴，所述腔体下锥冒上具有与所述射流嘴位置对应的中空部分，所述柱状腔体内的水从所述射流嘴喷出后形成水柱；所述腔体侧壁内设置有垂直于所述柱状腔体中心轴的第一气路，以及平行于所述柱状腔体中心轴的第二气路，所述第二气路与所述第一气路连通；所述腔体下锥冒的倾斜内壁与所述锥形底壁的倾斜外壁之间形成第三气路，所述第三气路与所述第二气路连通；所述腔体侧壁上还设置有进气端头；保护气从所述进气端头进入所述第一气路中，并经由所述第一气路、所述第二气路和所述第三气路输送至所述水柱处，以包围所述水柱；激光经所述进光腔体盖后入射至所述柱状腔体内，并沿所述水柱方向传播。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进光腔体盖上设置有通光镜片，所述激光经所述通光镜片入射至所述柱状腔体内；所述进光腔体盖的四周设有多个凹槽；每个所述凹槽中均设有第一锁紧孔，所述进光腔体盖通过所述第一锁紧孔内的螺钉与所述腔体侧壁顶端固...
【专利技术属性】
技术研发人员：王吉，张文武，张广义，黄亿辉，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：新型
国别省市：
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