用于曲线焊缝的激光-TIG电弧复合焊接装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于曲线焊缝的激光

【技术实现步骤摘要】
用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置及方法


[0001]本专利技术涉及材料焊接
，特别是涉及一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置及方法。

技术介绍

[0002]激光电弧复合焊接是将物理性质、能量传输机制截然不同的两种热源复合在一起，同时作用于同一加工位置，既充分发挥了两种热源各自的优势，又相互弥补了各自的不足，从而形成了一种全新高效热源的焊接方法。其中，激光和电弧旁轴复合是应用最广泛和最成熟的，复合的常用电弧包括MIG电弧和TIG电弧。
[0003]在激光电弧复合焊接过程中，常采用激光和电弧两热源一前一后的排列方式，且光弧中轴面基本与焊接轨迹相切。由于电弧热源的附加作用，导致熔池正面的熔宽比自熔激光焊接时的要宽很多。当实现薄壁金属材料的深熔穿透焊接时，熔池正面熔宽比背面熔宽大很多，故复合焊缝的横截面多呈现为上宽下窄的形貌。在激光焊接小孔和电弧弧柱的影响下，复合焊接熔池伴随着剧烈的传热传质过程。当焊接曲线焊缝时，除熔池内原有的热力作用外，熔池还会受离心力的作用，由于熔池顶部的液态金属相对更多，故该部位的液态金属所受的离心力相对较大，当曲线焊缝的曲率半径较大时，该离心力驱动液态金属向外侧流动，此时，液态金属的表面张力会抵消离心力的影响从而使熔池趋向于保持以呈中心基本对称的相对平衡状态。当曲线焊缝的曲率半径小于某一阈值时，局部熔池顶部的液态金属的离心力可能会大于该部位的表面张力，该部位的液态金属则会更趋于流向外侧，导致熔池凝固生成的焊缝正面在靠近曲线内侧的焊趾部位易生成咬边缺陷，而焊缝正面在远离曲线内侧的焊趾部位易生成熔合不良缺陷。
[0004]焊缝正面焊趾部位的熔合不良缺陷或咬边缺陷，对焊接接头力学性能均会产生一定的削弱影响，尤其对焊接接头的疲劳性能影响最大，故应尽量避免所述焊接缺陷。目前，虽然可以通过焊后激光修饰焊接或补焊等方法消除所述焊接缺陷，然而激光修饰焊接或补焊等方法属于补救措施，不仅影响正常的焊接作业进度，导致焊接生产效率低，而且还会对焊接接头造成二次受热，易导致焊接接头晶粒和微观组织的粗化和力学性能的降低。若调整激光和电弧两热源的几何作用位置，通过改变熔池顶部液态金属的受力状态进而影响熔池的液态金属流动，消除焊缝正面焊趾部位的焊接缺陷，无须焊后补救措施，是显著提高焊接作业效率的最佳途径。
[0005]有鉴于此，本申请提出一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置及方法。

技术实现思路

[0006](1)要解决的技术问题
[0007]本专利技术实施例第一方面提出了一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置及方法，该装置包括：激光焊接加工头和电弧焊枪，所述激光焊接加工头输出的激光束与所述电弧焊枪输出的TIG电弧作用于同一熔池，且所述电弧焊枪围绕所述激光束所在直线方
向为轴线可进行转动。本专利技术实施例避免产生熔合不良缺陷和/或咬边缺陷的问题，适用于在曲线焊缝焊接过程，有利于提高曲线焊缝的焊接质量。
[0008]本专利技术实施例第二方面提出了一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，包括机械手示教、焊接轨迹补偿修正、运动控制编程、激光电弧同步运动焊接等步骤。本专利技术实施例适用于在曲线焊缝焊接过程，有利于提高曲线焊缝的焊接质量。
[0009](2)技术方案
[0010]本专利技术的实施例第一方面提出了一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，该装置包括：
[0011]激光焊接加工头，用于输出焊接用的激光束；
[0012]电弧焊枪，为TIG焊枪，用于输出焊接用的TIG电弧；
[0013]其中，所述激光焊接加工头输出的激光束与所述电弧焊枪输出的TIG电弧作用于同一熔池，且所述电弧焊枪围绕所述激光束所在直线方向为轴线可进行转动。
[0014]进一步地，所述激光
‑
TIG电弧复合焊接装置还包括：
[0015]连接座，所述激光焊接加工头设置在所述连接座上；
[0016]夹持组件，所述夹持组件可转动连接在所述连接座上，所述夹持组件用于夹持所述电弧焊枪并保持所述电弧焊枪呈预设倾斜状态；
[0017]驱动组件，用于驱动所述夹持组件、所述电弧焊枪围绕所述激光束所在直线方向的旋转或定位。
[0018]进一步地，所述连接座包括：立板、横板和套筒，所述立板垂直于横板且安装于激光焊接加工头的侧面，所述激光焊接加工头输出所述激光束的一侧设置在所述横板上，所述套筒的中间为通孔，用于所述激光束的传输；所述套筒的中轴线与所述激光束所在直线重合。
[0019]进一步地，所述夹持组件包括转动套和夹持臂，所述转动套套设在所述套筒的外周壁上，且所述转动套与所述套筒之间设置有轴承，所述夹持臂的中部固定于所述转动套的外围，所述夹持臂的一端夹持固定TIG焊枪，所述加持臂的另一端夹持固定导丝咀，所述TIG焊枪和导丝咀分列于激光束的前后侧，焊丝通过所述导丝咀被送入到焊接小孔的前缘。
[0020]进一步地，所述驱动组件包括旋转电机，所述旋转电机用于驱动所述转动套围绕所述激光束所在直线方向为旋转轴进行转动或定位。
[0021]进一步地，所述套筒外周壁的一端设有环形凸台，所述套筒外周壁的另一端设有外螺纹，所述转动套套设在所述环形凸台与所述外螺纹之间的位置上，且所述外螺纹螺纹连接有螺纹挡圈。
[0022]进一步地，所述驱动组件还包括第一齿轮，所述转动套的外周壁上设有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮互相啮合传动。
[0023]进一步地，所述旋转电机固定在所述连接座上，且所述旋转电机的驱动轴与所述转动套的旋转轴平行。
[0024]本专利技术实施例第二方面提出了一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接方法，应用于本专利技术实施例第一方面任一项所述的用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，该焊接方法包括如下步骤：
[0025]机械手示教：采用机械手带动所述激光
‑
TIG电弧复合焊接装置实现曲线焊缝的焊
前示教，在示教过程中，机械手控制所述激光束沿焊接轨迹运动；
[0026]焊接轨迹补偿修正：基于所述激光束的机械手示教运动轨迹，计算各示教点的所述激光焊接加工头和所述电弧焊枪的最佳几何位置状态；
[0027]运动控制编程：通过控制所述电弧焊枪的旋转角度来改变所述电弧焊枪的几何位置状态，完成焊接轨迹补偿修正后的运动控制编程；
[0028]激光电弧同步运动焊接：按照确定好的复合焊接参数，确认激光电弧几何位置状态、焊接速度、激光功率、焊接电流等焊接参数，按照预设的运动控制编程程序实施曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接直至焊接结束；
[0029]焊接质量检测：采用无损检测方法对焊接质量进行检测，当质量检测不合格时，还应该对超标缺陷进行挖补，补焊后的焊接部位应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，其特征在于，包括：激光焊接加工头(12)，用于输出焊接用的激光束(1)；电弧焊枪(2)，为TIG焊枪，用于输出焊接用的TIG电弧；其中，所述激光焊接加工头(12)输出的激光束(1)与所述电弧焊枪(2)输出的TIG电弧作用于同一熔池(9)，且所述电弧焊枪(2)围绕所述激光束(1)所在直线方向为轴线可进行转动。2.根据权利要求1所述的一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，其特征在于，还包括：连接座(13)，所述激光焊接加工头(12)设置在所述连接座(13)上；夹持组件，所述夹持组件可转动连接在所述连接座(13)上，所述夹持组件用于夹持所述电弧焊枪(2)并保持所述电弧焊枪(2)呈预设倾斜状态；驱动组件，用于驱动所述夹持组件、所述电弧焊枪(2)围绕所述激光束(1)所在直线方向的旋转或定位。3.根据权利要求2所述的一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，其特征在于，所述连接座(13)包括：立板(131)、横板(132)和套筒(133)，所述立板(131)垂直于横板132且安装于激光焊接加工头的侧面，所述激光焊接加工头(12)输出所述激光束(1)的一侧设置在所述横板(132)上，所述套筒(133)的中间为通孔(1331)，用于所述激光束(1)的传输；所述套筒(133)的中轴线与所述激光束(1)所在直线重合。4.根据权利要求3所述的一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，其特征在于，所述夹持组件包括转动套(16)和夹持臂(19)，所述转动套(16)套设在所述套筒(133)的外周壁上，且所述转动套(16)与所述套筒(133)之间设置有轴承，所述夹持臂(19)的中部固定于所述转动套(16)的外围，所述夹持臂(19)的一端夹持固定TIG焊枪(20)，所述加持臂(19)的另一端夹持固定导丝咀(21)，所述TIG焊枪(20)和导丝咀(21)分列于激光束(1)的前后侧，焊丝(22)通过所述导丝咀(21)被送入到焊接小孔的前缘。5.根据权利要求4所述的一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，其特征在于，所述驱动组件包括旋转电机(14)，所述旋转电机(14)用于驱动所述转动套(16)围绕所述激光束(1)所在直线方向为旋转轴进行转动或定位。6.根据权利要求4所述的一种用于曲线焊缝的激光
‑
TIG电弧复合焊接装置，其特征在于，所述套筒(133)外周壁的一端设有环形凸台(1332)，所述套筒(133)外周壁的另一端设有外螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：许飞，陈俐，郭路云，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：