一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴制造技术

一种Ta

【技术实现步骤摘要】
一种Ta
‑
10W曲面光纤激光焊接喷嘴


[0001]本专利技术涉及一种Ta
‑
10W曲面光纤激光焊接喷嘴，具体结构为采用旁轴主副双喷嘴保护的保护气体输出方式，主喷嘴输出的惰性气体对深熔小孔内喷发的羽辉进行吹除并对熔池进行保护，副喷嘴输出的惰性气体对高温状态焊缝区进行保护，适用于Ta
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10W光纤激光薄壁构件二维平面及三维曲面焊接，在焊接过程中可对深熔小孔和焊缝熔池进行良好保护，属于材料加工


技术介绍

[0002]激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、工艺可控性好、接头性能好、焊接结构变形小等突出优点。同二氧化碳激光相比，光纤激光具有材料吸收率高、加工柔性大、运行稳定性高等突出优点，被广泛用于铝合金、高温合金及陶瓷材料等高反、高热强度及高熔点材料的加工。但由于其通常在大气环境中实施，光纤激光焊接存在熔池波动大、羽辉喷发速度高、焊接飞溅大等特点。故在进行焊接时，需要输入保护气体对熔池及焊缝进行保护，而保护气体的输出流量、保护气体与作用区的距离及保护气体对作用区的气体压力又对焊缝、气孔的成形具有重要的影响。
[0003]Ta
‑
10W是一种高密度、高熔点、高强度的难熔合金材料，其密度为16.8g/cm3，熔点为3035℃，室温强度高达550MPa。同时，还具有高温强度高、抗热震性能好、线胀系数小等优点。Ta
‑
10W难熔合金适用于高温、高压、耐腐蚀等工作环境，因此在航天领域极高热服役条件下的关键构件制造中具有良好的应用前景。
[0004]但Ta
‑
10W合金的气体相容性较差，且对杂质元素极其敏感。Ta
‑
10W合金在300℃开始吸氧，340℃时吸氢，700℃吸氮，导致焊缝变脆，严重影响其力学性能。激光焊接Ta
‑
10W时具有飞溅大、热输量入大的特点，若想获得高质量的焊缝，要对小孔和熔池进行惰性气体保护，使其隔绝环境空气中的氮氧氢等有害气体，在减少气孔产生的同时阻止其出现氮化、氧化、氢化；且在吹飞羽辉的同时又对高热焊缝区进行冷却。这就需要Ta
‑
10W焊接喷嘴在深熔小孔至300℃高温焊缝区的长度范围内均具有良好的惰性气体输出流态，从而满足Ta
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10W焊缝成形质量的需求，这就要求Ta
‑
10W焊接喷嘴输出截面为长方形，其长度方向不小于深熔小孔至300℃高温焊缝区之间的长度。
[0005]在航天领域内，三维曲面结构是常见结构形式。在Ta
‑
10W三维结构焊接中，随着型面的变化，在焊接过程中，或将出现工件曲面同焊接喷嘴之间的距离发生变化，又或工件曲面同焊接喷嘴长度方向轮廓发生干涉，进而影响焊缝保护效果及焊接过程连续性。因此，有必要设计开发曲面焊接保护喷嘴，保证在焊接过程中焊接喷嘴同工件曲面表面距离保持不变，即保证保护喷嘴输出气体状态一致，保护气体与作用区的距离不变，从而保证焊缝质量。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种Ta
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10W曲面光纤激光焊接喷嘴，该喷嘴可对曲面焊接中
的熔池及焊缝提供稳定保护，保证焊接质量，适用于Ta
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10W光纤激光薄壁构件二维平面及三维曲面焊接。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种Ta
‑
10W曲面光纤激光焊接喷嘴，具体结构为采用旁轴主副双喷嘴保护的保护气体输出方式，主喷嘴输出的惰性气体对深熔小孔内喷发的羽辉进行吹除并对熔池进行保护，副喷嘴输出的惰性气体对高温状态焊缝区进行保护，副喷嘴组件的气体输出部件为截面为矩形的副喷嘴和镶套式三级合页组装而成。
[0008]本专利技术的一种Ta
‑
10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，包括主喷嘴和副喷嘴，主喷嘴包括主喷嘴主体(1
‑
1)、主喷嘴顶盖(1
‑
2)、导轨(1
‑
3)、滑块(1
‑
4)、滑块支架(1
‑
5)、光轴(1
‑
6)、压簧(1
‑
7)、光轴支架(1
‑
8)，其中，主喷嘴主体(1
‑
1)整体为中空圆柱结构，后部直径大于前部直径，主喷嘴主体(1
‑
1)前部端口为出气口A(1
‑
15)；主喷嘴主体(1
‑
1)后部端口与主喷嘴顶盖(1
‑
2)通过螺纹同轴连接，主喷嘴顶盖(1
‑
2)设有进气口A(1
‑
14)，用于导入主喷嘴输送惰性气体；导轨(1
‑
3)分别通过导轨固定螺钉主喷嘴主体(1
‑
1)前部的两侧分别对称固定安装有位于侧边的导轨(1
‑
3)，导轨(1
‑
3)的侧边匹配有对应的滑块(1
‑
4)，滑块(1
‑
4)可沿导轨(1
‑
3)沿主喷嘴主体(1
‑
1)轴向滑动；在导轨(1
‑
3)两端分别固定有垂直于主喷嘴主体(1
‑
1)轴向的光轴支架(1
‑
8)；在导轨(1
‑
3)远离主喷嘴主体(1
‑
1)一侧即导轨(1
‑
3)外侧、两光轴支架(1
‑
8)之间固定安装有与导轨(1
‑
3)平行的光轴(1
‑
6)，光轴(1
‑
6)上套有滑块支架(1
‑
5)和压簧(1
‑
7)，滑块支架(1
‑
5)与滑块(1
‑
4)固定连接，压簧(1
‑
7)位于滑块支架(1
‑
5)与靠近主喷嘴主体(1
‑
1)后部的光轴支架(1
‑
8)之间；
[0009]副喷嘴示包括副喷嘴主体(2
‑
1)、一级合页(2
‑
2)、二级合页(2
‑
3)、三级合页(2
‑
4)、上通轴(2
‑5‑
1)、下通轴(2
‑5‑
2)、前压轮(2
‑6‑
1)、后滚轮(2
‑6‑
2)、扭簧(2
‑
11)、扭簧上安装柱(2
‑
12)、扭簧下安装柱(2
‑
13)、均化板A(2
‑
14
‑
1)、均化板B(2
‑
14
‑
2)、均化板C(2
‑
14
‑
3)、副喷嘴封底(2
‑
16)；其中，一级合页(2
‑
2)、二级合页本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ta
‑
10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，包括主喷嘴和副喷嘴，主喷嘴包括主喷嘴主体(1
‑
1)、主喷嘴顶盖(1
‑
2)、导轨(1
‑
3)、滑块(1
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4)、滑块支架(1
‑
5)、光轴(1
‑
6)、压簧(1
‑
7)、光轴支架(1
‑
8)，其中，主喷嘴主体(1
‑
1)整体为中空圆柱结构，后部直径大于前部直径，主喷嘴主体(1
‑
1)前部端口为出气口A(1
‑
15)；主喷嘴主体(1
‑
1)后部端口与主喷嘴顶盖(1
‑
2)通过螺纹同轴连接，主喷嘴顶盖(1
‑
2)设有进气口A(1
‑
14)，用于导入主喷嘴输送惰性气体；导轨(1
‑
3)分别通过导轨固定螺钉主喷嘴主体(1
‑
1)前部的两侧分别对称固定安装有位于侧边的导轨(1
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3)，导轨(1
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3)的侧边匹配有对应的滑块(1
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4)，滑块(1
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4)可沿导轨(1
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3)沿主喷嘴主体(1
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1)轴向滑动；在导轨(1
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3)两端分别固定有垂直于主喷嘴主体(1
‑
1)轴向的光轴支架(1
‑
8)；在导轨(1
‑
3)远离主喷嘴主体(1
‑
1)一侧即导轨(1
‑
3)外侧、两光轴支架(1
‑
8)之间固定安装有与导轨(1
‑
3)平行的光轴(1
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6)，光轴(1
‑
6)上套有滑块支架(1
‑
5)和压簧(1
‑
7)，滑块支架(1
‑
5)与滑块(1
‑
4)固定连接，压簧(1
‑
7)位于滑块支架(1
‑
5)与靠近主喷嘴主体(1
‑
1)后部的光轴支架(1
‑
8)之间；副喷嘴示包括副喷嘴主体(2
‑
1)、一级合页(2
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2)、二级合页(2
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3)、三级合页(2
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4)、上通轴(2
‑5‑
1)、下通轴(2
‑5‑
2)、前压轮(2
‑6‑
1)、后滚轮(2
‑6‑
2)、扭簧(2
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11)、扭簧上安装柱(2
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12)、扭簧下安装柱(2
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13)、均化板A(2
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14
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1)、均化板B(2
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14
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2)、均化板C(2
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14
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3)、副喷嘴封底(2
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16)；其中，一级合页(2
‑
2)、二级合页(2
‑
3)、三级合页(2
‑
4)均为扇形空腔结构，所述扇形空腔结构沿径向截面为长方形框结构；一级合页(2
‑
2)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸依次大于二级合页(2
‑
3)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸，二级合页(2
‑
3)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸大于三级合页(2
‑
4)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸；副喷嘴主体(2
‑
1)为斜长方空心腔体结构，上表面为平面，上表面位于两滑块支架(1
‑
5)的下方，且与滑块支架(1
‑
5)固定在一起；斜长方空心腔体结构中与上表面相邻的前端面为开口端，且为倾斜的面结构，自上表面处向下表面处逐渐向后端倾斜；上表面与前端面的连接边与上通轴(2
‑5‑
1)之间组成转动副，上通轴(2
‑5‑
1)的轴向与上表面与前端面的连接边方向一致，上通轴(2
‑5‑
1)上副喷嘴主体的两侧沿上通轴(2
‑5‑
1)轴向向外依次套有前压轮(2
‑6‑
1)、第一通轴套管(2
‑7‑
1)、扭簧套管(2
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10)、第一垫片(2
‑8‑
1)，然后最外端采用第一螺母(2
‑9‑
1)预紧，扭簧套管(2
‑
10)上套有扭簧(2
‑
11)；一级合页(2
‑
2)、二级合页(2
‑
3)和三级合页(2
‑
4)各自扇形空腔结构中心角对应的顶点边均与上通轴(2
‑5‑
1)之间组成转动副，三级合页(2
‑
4)扇形空腔结构的一个径向截面端口嵌套在二级合页(2
‑
3)的扇形空腔结构的一个径向截面端口内，二级合页(2
‑
3)的扇形空腔结构的另一个径向截面端口嵌套在一级合页(2
‑
2)的扇形空腔结构的一个径向截面端口内，一级合页(2
‑
2)的扇形空腔结构的另一个径向截面端口嵌套在副喷嘴主体(2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：武强，张桐，杜欣，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：