一种双激光-双弧高速焊接装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双激光

【技术实现步骤摘要】
一种双激光
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双弧高速焊接装置与方法


[0001]本专利技术涉及激光焊接领域，具体涉及一种双激光
‑
双弧高速焊接装置与方法。

技术介绍

[0002]激光焊接具有高质量、高精度、低热输入及良好的柔韧性等优点，但成本高昂，且难以焊接高反射或高导热金属，接头间隙公差要求相对高，深熔焊中易形成气孔等缺陷；而电弧焊接广泛用于各种材料连接，焊接过程稳定，但速度慢，精度低。激光电弧复合焊接则可以利用激光和电弧两个特性，来补偿激光焊接和电弧焊接的缺点，在电弧作用下，可以提高工件对激光的吸收率，使激光能量传输效率提高，增加焊接熔深。对于中厚板以及厚板，存在的问题是需要开坡口，以及需要多层多道焊，从而造成焊接效率低下。而采用激光电弧复合焊接时，由于激光对电弧的作用，使母材温度升高，母材对激光的吸收率提高，焊接熔深可以提高，因而在各种厚度的工件焊接中发挥着极大的优势。
[0003]现有技术(专利CN200810223741)提出了一种高强或超高强钢激光
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电弧复合热源焊接方法，采用了电弧在后、激光在前的复合形式，通过控制光丝间距、电弧焊枪角度，使得熔池金属的凝固速度降低、晶粒细化，从而降低了高强或超高强钢焊接过程中的冷裂纹敏感性；现有技术(专利CN201410210871)公开了一种改善光纤激光
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MIG复合焊接背面成形的方法，其采用了MIG焊接点在前，激光焊接点在后的焊接方法，既能保证复合焊接单面焊透时的背面成形效果，又能保证MIG焊接的稳定性。因为激光r/>‑
电弧MIG焊中存在两个等离子体，而在复合焊接中，激光的加入会产生光致等离子体，光致等离子体与电弧等离子体之间存在更为复杂的耦合机理和相互作用，控制过程更难，尤其是对电弧之间的距离大小、焊枪夹角大小、电源供电模式的不同、激光作用点等因素的控制考虑缺乏研究，从而在大厚板焊接场合，尤其造船行业的应用受到限制。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种双激光
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双弧高速焊接装置与方法，在保证熔深的情况下，提高熔敷效率，根据焊枪倾角大小、两个电源供电要求的不同、激光作用点配置方法
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案如下:
[0006]一种双激光
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双弧高速焊接装置，包括两个弧焊电源、双路激光器、焊接系统信号采集模块、两个送丝机和两把焊枪，双路激光器输出同轴激光束，同轴激光束包括外圈激光束和核心激光束，两个弧焊电源分别通过两把焊枪产生两个电弧等离子体，外圈激光束产生的光致等离子体与两个电弧等离子体相互耦合以产生阴极斑点作用域，通过两个送丝机调节送丝速度以使两侧电弧的弧柱偏向阴极斑点作用域。
[0007]作为优选的技术方案，信号采集模块包括高速摄像机、第一电压传感器、第二电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器和计算机，高速摄像机与计算机连接。
[0008]作为优选的技术方案，两个送丝机分别采用导电嘴和气体喷嘴送丝。
[0009]作为优选的技术方案，外圈激光束功率不超过核心激光束的功率。
[0010]作为优选的技术方案，方法包括以下步骤：
[0011]步骤一，启动两个弧焊电源，两把焊枪分别产生一个电弧等离子体；
[0012]步骤二，双路激光器开始工作，产生外圈激光束使两侧电弧的弧柱偏向阴极斑点作用域；
[0013]步骤三，双路激光器产生的核心激光束开始工作；
[0014]步骤四，利用信号采集模块中的高速摄像机采集两侧电弧图像，并发送至计算机，分析两侧电弧的弧柱偏向阴极斑点作用域的程度；
[0015]步骤五，根据焊接方向，检测第一电压传感器和第二电压传感器、第一电流传感器和电流传感器的输出，作为两个弧焊电源的反馈输入；
[0016]步骤六，计算机调整两个送丝机的送丝速度大小，使两个电弧等离子体工作稳定且电弧偏转角度在合理范围内。
[0017]作为优选的技术方案，步骤一中，两个送丝机送出的焊丝指向与工件平面交点在外圈激光束的直径之外。
[0018]作为优选的技术方案，步骤六中，电弧偏转角度的计算方式为：焊枪与工件平面夹角减去焊枪产生的电弧等离子体上边缘与工件平面的夹角，即为电弧偏转角度。
[0019]作为优选的技术方案，步骤六中，电弧偏转角度的合理范围为≥14
°
且≤17.5。
[0020]作为优选的技术方案，两把焊枪分为第一焊枪和第二焊枪，当第一焊枪在焊接方向上的最前列时，第一焊枪对应的弧焊电源的功率大于第二焊枪对应的弧焊电源的功率，第一焊枪对应的弧焊电源的输出电压小于第二焊枪对应的弧焊电源的输出电压。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术的一种双激光
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双弧高速焊接装置与方法，通过双弧协作，解耦了核心激光等离子体与电弧之间的相互作用，使电弧对核心激光的穿透作用的影响降低，使整个焊接过程热场、力场、流场、电场、磁场以及三个热源之间的耦合机制发生变化，进而控制熔滴过渡、焊缝成形。本专利技术对进一步的研究和应用激光和双弧复合焊接方法及工艺具有指导性意义。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的一种双激光
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双弧高速焊接装置与方法的原理示意图。
[0024]图2是本专利技术的一种双激光
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双弧高速焊接装置的结构示意图。
[0025]图3是本专利技术的一种双激光
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双弧高速焊接装置的焊枪与激光束相对位置示意图。
[0026]图4是本专利技术的一种双激光
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双弧高速焊接装置的方法中弧柱偏向阴极斑点作用域的示意图。
[0027]图中：1.弧焊电源；2.双路激光器；21.外圈激光束；211.光致等离子体；22.核心激光束；3.焊接系统信号采集模块；31.高速摄像机；32.第一电压传感器；33.第二电压传感器；34.第一电流传感器；35.第二电流传感器；36.计算机；4.送丝机；5.第一焊枪；6.第二焊枪；7.电弧等离子体；8.气体保护区；9.工件；10阴极斑点作用域。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的描述：
[0029]如图1和2所示，一种双激光
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双弧高速焊接装置，包括两个弧焊电源1、双路激光器2、焊接系统信号采集模块3、两个送丝机4和两把焊枪，双路激光器2输出同轴激光束，同轴激光束包括外圈激光束21和核心激光束22。信号采集模块包括高速摄像机31、第一电压传感器32、第二电压传感器33、第一电流传感器34、第二电流传感器35和计算机36，高速摄像机31与计算机36连接。焊接时，核心激光束22用于产生深而细的小孔，两个弧焊电源1分别通过两把焊枪产生两个电弧等离子体7，外圈激光束21产生的光致等离子体211与两个电弧等离子体7相互耦合，使引弧电阻降低，产生阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双激光
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双弧高速焊接装置，其特征在于，包括两个弧焊电源、双路激光器、焊接系统信号采集模块、两个送丝机和两把焊枪，所述双路激光器输出同轴激光束，所述同轴激光束包括外圈激光束和核心激光束，两个弧焊电源分别通过两把焊枪产生两个电弧等离子体，所述外圈激光束产生的光致等离子体与两个电弧等离子体相互耦合以产生阴极斑点作用域，通过两个送丝机调节送丝速度以使两侧电弧的弧柱偏向所述阴极斑点作用域。2.根据权利要求1所述的一种双激光
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双弧高速焊接装置，其特征在于，所述信号采集模块包括高速摄像机、第一电压传感器、第二电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器和计算机，所述高速摄像机与计算机连接。3.根据权利要求1所述的一种双激光
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双弧高速焊接装置，其特征在于，两个送丝机分别采用导电嘴和气体喷嘴送丝。4.根据权利要求1所述的一种双激光
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双弧高速焊接装置，其特征在于，所述外圈激光束功率不超过核心激光束的功率。5.根据权利要求1所述的一种双激光
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双弧高速焊接装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，启动两个弧焊电源，两把焊枪分别产生一个电弧等离子体；步骤二，双路激光器开始工作，产生外圈激光束使两侧电弧的弧柱偏向阴极斑点作用域；步骤三，双路激光器产生的核心激光束开始工作；步骤四，利用信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，黄燕，蒋辉，
申请(专利权)人：沪东中华造船集团有限公司，
类型：发明
国别省市：