一种多能量复合激光焊接熔池观测装置及实验方法，包括第一固定件、第三固定件和底座，底座两端竖直设置有第一承重墙和第二承重墙，底座两侧设置有密封墙，第一固定件一端设置在第一承重墙上，另一端设置在第二承重墙，第三固定件一端设置在第一承重墙上，另一端设置在第二承重墙，第一固定件、第三固定件、第一承重墙、第二承重墙、密封墙和底座形成密闭箱体；第一固定件上设置有工件，工件下方设置有磁场源；第三固定件上设置有透明材料。本发明专利技术的实验方法步骤简洁，对设备无太高要求，通过设计特点鲜明的参考点、提供精确的激光束位置区间，可以实现激光束的精确定位，从而提高熔池拍摄效果。拍摄效果。拍摄效果。
【技术实现步骤摘要】
一种多能量复合激光焊接熔池观测装置及实验方法
[0001]本专利技术涉及到焊接领域，特别涉及一种多能量复合激光焊接熔池观测装置及实验方法。
技术介绍
[0002]电流、磁场、电弧由于其各自具有的鲜明特点，越来越多的研究者与工业工作者将其应用于激光焊接领域，通过不同能量的特点互补各自的缺点，从而提高焊接质量，如磁场辅助激光焊接、磁场辅助激光
‑
电弧复合焊接、电磁辅助激光焊接等。其中的磁场通常通过永磁体或电磁线圈施加。
[0003]观测分析焊接熔池的流动行为，是研究焊接原理，提高焊接质量的重要途径，通常采取在工件侧面紧密贴合耐高温透明材料，如石英玻璃等，再从侧面使用配合适当滤光片的高速摄影机进行拍摄的方法，实现熔池侧面流动行为的观测与拍摄。
[0004]为了避免影响焊机运行路径，多能量复合焊接中的磁场源、拍摄熔池侧面时用的透明材料，其安装固定位置往往在工件下方，由于前者需要与工件紧密贴合，在试样下方通常先装置石英片，再装置磁场源。当工件不导磁时，磁场在空气中衰减很快，为保证焊接质量，磁场源需要具备足够的磁感应强度，即需要足够强的磁性材料或足够大的线圈电流，一方面难于实现，另一方面成本过高。因此，设计一种能够在多能量复合激光焊接的过程中拍摄熔池的装置，对于多能量复合原理的探究与焊接质量的提高很有必要。
[0005]进行熔池拍摄时，激光束路径与金属
‑
透明材料界面的路径要求十分精确，若激光束路径过于靠近透明材料侧，一方面导致热输入不足，工件无法完全融化，另一方面，激光束与工件作用会产生大量反光，影响拍摄效果；若激光束路径过于靠近工件侧，将导致工件贴近透明材料的拍摄面无法完全融化，难于观测完成的熔池图像，而对于激光焊接而言，激光束直径小、设备定位精度不够高，使激光束难于定位在合适的范围内，导致熔池拍摄效果不稳定，往往需要多次拍摄，才能获得较好的熔池影像，研究效率较低。因此，除了设计拍摄装置，设计相应的实验方法，实现激光束的精确定位，对于多能量复合原理的探究与焊接质量的提高也很有必要。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种多能量复合激光焊接熔池观测装置及实验方法，以解决多能量复合焊接熔池难于观测的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种多能量复合激光焊接熔池观测装置，包括第一固定件、第三固定件和底座，底座两端竖直设置有第一承重墙和第二承重墙，底座两侧设置有密封墙，第一固定件一端设置在第一承重墙上，另一端设置在第二承重墙，第三固定件一端设置在第一承重墙上，另一端设置在第二承重墙，第一固定件、第三固定件、第一承重墙、第二承重墙、密封墙和底座形成密闭箱体；
[0009]第一固定件上设置有工件，工件下方设置有磁场源；
[0010]第三固定件上设置有透明材料。
[0011]进一步的，第一固定件一端与第一承重墙螺纹连接，另一端与第二承重墙螺纹连接；第三固定件一端与第一承重墙螺纹连接，另一端与第二承重墙螺纹连接。
[0012]进一步的，底座上设置有若干第四导航螺柱，磁场源安装平台穿过若干第四导航螺柱并能够沿第四导航螺柱上下移动，其中一根第四导航螺柱上设置有第一定位螺母和第三定位螺母，第一定位螺母位于磁场源安装平台上方，第三定位螺母位于磁场源安装平台下方，另一根第四导航螺柱上设置有第二定位螺母和第四定位螺母，第二定位螺母位于磁场源安装平台上方，第四定位螺母位于磁场源安装平台下方，磁场源放置在磁场源安装平台上。
[0013]进一步的，磁场源一侧设置有突起块，磁场源另一侧设置有第三挤压块，第三挤压块设置在第五导航螺柱上并能够沿第五导航螺柱移动，第三挤压块一侧设置有能够对第三挤压块挤压的施力螺母。
[0014]进一步的，磁场源安装平台宽度小于底座宽度，底座中部加工有进气口以及导气槽，进气口与导气槽相连。
[0015]进一步的，第一固定件一侧设置有第二固定件，工件一侧设置有第一挤压块，第二导航螺柱的端部设置有第二施力旋钮，第二固定件为L型，包括相连并且垂直设置的第一平板和第二平板，第一平板与第一固定件贴合，第二导航螺柱穿过第二平板与第一挤压块接触。
[0016]进一步的，工件和透明材料长度相同，工件和透明材料的一端设置有第二挤压块，第一固定件一侧设置有突出部分，工件和透明材料一端与突出部分，另一端与第二挤压块相接触，第二挤压块一侧设置有第一导航螺柱，第一导航螺柱的端部设置有第一施力旋钮。
[0017]进一步的，第三固定件低于第一固定件，工件高度低于透明材料，工件与透明材料上表面平齐，透明材料下表面低于工件下表面。
[0018]进一步的，第一固定件与第三固定件之间设置焊接预留缝隙。
[0019]一种根据上述的装置的实验方法，包括以下步骤：
[0020]通过磁场源安装平台、第三挤压块、施力螺母、第五导航螺柱对磁场源夹持，通过调节定位螺母的位置调节磁场的磁感应强度；
[0021]向密闭箱体内通入Ar气作为保护气体，直至箱体内空气完全排出；
[0022]在第一固定件上放置工件，在第三固定件上放置透明材料，使工件与透明材料贴合；
[0023]微调工件及透明材料位置，使激光束引导光光斑位于工件上，与工件
‑
透明材料界面相切，以切点作为零点，以界面法线指向工件侧的方向为正方向；
[0024]通过调整激光束定位装置，令激光束相对于工件
‑
透明材料界面移动，激光束直径记为r、焊缝宽度记为d，激光束引导光光斑的移动距离的参考值范围为[
‑
0.3r,0.75d]，有限次调试后确定激光束与工件
‑
透明材料界面间的相对位置L；
[0025]将高速摄影机放置在透明材料一侧，开启高速摄影机，从透明材料一侧进行拍摄，高速摄影机与工件之间设置保护镜片与滤光片；
[0026]进行焊接，焊接完成后保存数据。
[0027]进一步的，保护镜片采用石英玻璃，滤光片采用650nm红光带通滤光片与衰减滤光片的组合。
[0028]相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术的装置结构组成简单，经济成本低，可实现对于多能量复合激光焊的熔熔池拍摄，为多能量复合激光焊的焊接原理提供直接实验支撑。配合不同的组件，可以实现电流辅助激光焊、激光
‑
电弧复合焊、磁场辅助激光焊、电磁场辅助激光焊、磁场辅助激光
‑
电弧复合焊等多种复合焊接及其熔池拍摄。
[0030]本专利技术的实验方法步骤简洁，对设备无太高要求，通过设计特点鲜明的参考点、提供精确的激光束位置区间，可以实现激光束的精确定位，从而提高熔池拍摄效果。
附图说明
[0031]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0032]图1是本专利技术的装置整本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多能量复合激光焊接熔池观测装置，其特征在于，包括第一固定件(1)、第三固定件(7)和底座(23)，底座(23)两端竖直设置有第一承重墙(18)和第二承重墙(19)，底座(23)两侧设置有密封墙(22)，第一固定件(1)一端设置在第一承重墙(18)上，另一端设置在第二承重墙(19)，第三固定件(7)一端设置在第一承重墙(18)上，另一端设置在第二承重墙(19)，第一固定件(1)、第三固定件(7)、第一承重墙(18)、第二承重墙(19)、密封墙(22)和底座(23)形成密闭箱体；第一固定件(1)上设置有工件(4)，工件(4)下方设置有磁场源(13)；第三固定件(7)上设置有透明材料(27)。2.根据权利要求1所述的一种多能量复合激光焊接熔池观测装置，其特征在于，第一固定件(1)一端与第一承重墙(18)螺纹连接，另一端与第二承重墙(19)螺纹连接；第三固定件(7)一端与第一承重墙(18)螺纹连接，另一端与第二承重墙(19)螺纹连接。3.根据权利要求1所述的一种多能量复合激光焊接熔池观测装置，其特征在于，底座(23)上设置有若干第四导航螺柱(10)，磁场源安装平台(12)穿过若干第四导航螺柱(10)并能够沿第四导航螺柱(10)上下移动，其中一根第四导航螺柱(10)上设置有第一定位螺母(11)和第三定位螺母(20)，第一定位螺母(11)位于磁场源安装平台(12)上方，第三定位螺母(20)位于磁场源安装平台(12)下方，另一根第四导航螺柱(10)上设置有第二定位螺母(17)和第四定位螺母(21)，第二定位螺母(17)位于磁场源安装平台(12)上方，第四定位螺母(21)位于磁场源安装平台(12)下方，磁场源(13)放置在磁场源安装平台(12)上。4.根据权利要求1所述的一种多能量复合激光焊接熔池观测装置，其特征在于，磁场源(13)一侧设置有突起块，磁场源(13)另一侧设置有第三挤压块(14)，第三挤压块(14)设置在第五导航螺柱(16)上并能够沿第五导航螺柱(16)移动，第三挤压块(14)一侧设置有能够对第三挤压块(14)挤压的施力螺母(15)。5.根据权利要求1所述的一种多能量复合激光焊接熔池观测装置，其特征在于，磁场源安装平台(12)宽度小于底座(23)宽度，底座(23)中部加工有进气口(28)以及导气槽(29)，进气口(28)与导气槽(29)相连。6.根据权利要求1所述的一种多能量复合激光焊接熔池观测装置，其特征在于，第一固定件(1)一侧设置有第二固定件(2)，工件(4)一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建勋，张小凡，杨寿康，王志英，殷咸青，朱彤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。