具有气流优化偏转器的激光焊接空气管理系统技术方案

提供了空气管理系统，用于使用偏转器优化激光焊接中的空气流。一种用于焊机的系统包括用于产生空气流的鼓风机。气室接收空气流，将其朝向工件引导，并限定面向工件的出口以将空气流朝向工件排出。与出口相邻的偏转器形成为从气室朝向工件会聚的锥形部分，并且由具有中立开口的成角度的壁限定。偏转器使空气流集中，以在空气流离开出口之后向空气流赋予速度增加，并且向空气流赋予朝向焊接区的有利方向分量，以及通过增加空气流的向下动量力来保护激光透镜，以消除飞溅物撞击透镜的可能性。以消除飞溅物撞击透镜的可能性。以消除飞溅物撞击透镜的可能性。

【技术实现步骤摘要】
具有气流优化偏转器的激光焊接空气管理系统


[0001]本公开总体上涉及激光焊接，并且更具体地，涉及激光焊接中的气流管理和优化，以避免焊接区羽流排放的影响，从而对工件焊接质量产生积极影响。

技术介绍

[0002]在激光焊接中，采用高密度光源来熔化待接合部件的材料。多个部件通常放置成彼此接触或在部件之间的接合界面处具有的间隙不超过小间隙。激光束通过焊接机穿过接合界面以将部件熔合在一起。在激光束与部件相交的点处，在加热区域中形成熔化的材料池，该熔化的材料池混合被接合的部件的材料。
[0003]在一些形式的激光焊接中，可以形成熔化的材料和金属蒸汽两者。金属蒸汽可以移位熔池中的熔化材料的区域，例如在激光束进入部件的点处。移位材料的区域可被称为锁孔。可能发生一些材料的蒸发，例如由于高密度激光能量将材料加热到沸点。当蒸发的材料离开材料表面时，产生反冲压力，其推动熔体表面引起位移。小颗粒可以以不透明材料的羽流的形式发射。羽流可以在激光束到工件的路线期间抑制激光束。金属蒸汽也可能聚集成较大尺寸的颗粒，当接近或超过激光束波长的尺寸时，可能显著衰减激光到达工件的功率。羽流的影响可能包括到达材料的激光功率的不一致性，这可能导致质量问题，例如激光穿透不足、飞溅和空腔。
[0004]因此，期望提供用于激光焊接的系统，其有效且高效地克服与羽流形成和其他排放相关联的影响。此外，结合附图和前述
和
技术介绍
，从随后的详细说明书和所附权利要求中，本专利技术其他期望的特征和特性将变得显而易见。

技术实现思路

[0005]在各种实施例中，提供了具有空气管理方面的系统，用于激光焊接以减少羽流形成动作的影响并用于利用偏转器优化气流。在多个实施例中，一种用于焊机的系统包括鼓风机以产生空气流。气室接收空气流，将其朝向工件引导，并限定面向工件的出口以将空气流朝向工件排出。与出口相邻的偏转器形成为从气室朝向工件会聚的锥形部分，并且由具有中立开口的成角度的壁限定。偏转器集中空气流，以在空气流离开出口之后将速度增加赋予空气流，并将有利方向分量赋予朝向焊接区的空气流。
[0006]在另外的实施例中，所述偏转器包括空气流所遵循的平滑表面，并且所述平滑表面被配置成减少空气流的湍流。
[0007]在另外的实施例中，偏转器的成角度的壁相对于竖直方向以在大约35至40度的范围内的角度设置。
[0008]在另外的实施例中，偏转器从靠近气室的顶部延伸到远离气室的底部，其中顶部整体径向地设置在开口内部。
[0009]在另外的实施例中，偏转器从靠近气室的顶部延伸到远离气室的底部，其中顶部整体径向地设置在开口外部。
[0010]在另外的实施例中，偏转器在从气室朝向工件的方向上具有大约三厘米的高度。
[0011]在另外的实施例中，偏转器通过增材制造形成，其中表面质量被配置为限制气流摩擦。
[0012]在另外的实施例中，焊机被配置成产生被配置成遵循一路径的激光束。气室是具有中立开口的环形气室。偏转器是环形偏转器，其中立开口围绕激光束的路径与气室的中立开口对准。
[0013]在另外的实施例中，偏转器通过气密接头接合到气室。
[0014]在另外的实施例中，焊机包括具有配置成接合工件的夹具的固定装置。焊接区被限定在夹具之间，并且偏转器被配置为将空气流集中并引导到夹具之间的点。
[0015]在多个另外的实施例中，焊机被配置成在焊接区处焊接工件。鼓风机经配置以产生空气流，且气室与鼓风机联接以接收空气流且将空气流引导朝向工件。所述气室限定环形出口，所述环形出口被配置成面向工件并将空气流朝向工件排出。偏转器设置在出口附近，并且形成为从靠近气室的顶部会聚到远离气室的底部的锥形部分。偏转器由具有中立开口的环形壁限定，以集中空气流，从而在空气流离开出口之后向空气流赋予速度增加，并向空气流赋予朝向焊接区的方向分量。
[0016]在另外的实施例中，偏转器包括邻近空气流的平滑表面。空气流遵循平滑表面，并且平滑表面减少空气流的湍流。
[0017]在另外的实施例中，偏转器的环形壁相对于竖直方向以大约35至40度范围内的角度设置，并且偏转器是轴对称的。
[0018]在另外的实施例中，偏转器的顶部整体径向地设置在开口内部。
[0019]在另外的实施例中，偏转器的顶部整体径向地设置在开口外部。
[0020]在另外的实施例中，偏转器具有从顶部到底部的不超过三厘米的高度。
[0021]在另外的实施例中，偏转器通过增材制造由刚性材料形成，其中表面质量被配置为限制气流摩擦。
[0022]在另外的实施例中，焊机产生被配置成遵循一路径的激光束。气室包括具有中立开口的环形气室。偏转器包括也具有中立开口的环形偏转器。中立开口围绕激光束的路径对准，并且偏转器比气室径向向内延伸得更远。
[0023]在另外的实施例中，偏转器通过气密接头接合到气室。气室与焊机间隔开一间隙，并且偏转器被配置成引起通过间隙的诱导流。
[0024]在多个其他实施例中，一种系统包括配置成在焊接区处焊接工件的焊机。鼓风机被配置成产生空气流。气室经配置以接收空气流且将空气流引导朝向工件。气室限定环形出口，所述环形出口被配置成面向工件并将空气流朝向工件排出。偏转器设置为邻近出口。偏转器形成为从气室朝向工件会聚的锥形部分。偏转器由具有中立开口的壁限定。壁相对于竖直方向以大约35至40度的角度设置。偏转器被配置成集中空气流，以在空气流离开出口之后向空气流赋予速度增加，并且向空气流赋予朝向焊接区的方向分量。焊机包括具有夹具的固定装置，所述夹具被配置成接合工件。焊接区被限定在夹具之间，并且偏转器被配置为将空气流集中并引导到夹具之间的点。
附图说明
[0025]在下文中将结合以下附图描述示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
[0026]图1是根据各种实施例的激光焊接系统的示意图；
[0027]图2是根据各种实施例的图2的激光焊接系统的一部分的局部示意图，示出了气室和偏转器区域；
[0028]图3是根据各种实施例的大体上通过图2中所指示的线3
‑
3截取的截面图；
[0029]图4是根据各种实施例的图2的激光焊接系统的一部分的局部示意图，示出了气室和偏转器区域；
[0030]图5是根据各种实施例的大体上通过图4中所指示的线5
‑
5截取的截面图；以及
[0031]图6是根据各种实施例的图1的激光焊接系统的焊接工艺应用的图示。
具体实施方式
[0032]以下详细的说明书本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制应用和用途。此外，不旨在受前述
、
技术介绍
、
技术实现思路
或以下详细说明书中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
[0033]如本文所公开的，提供了包括通过空气管理系统的气流优化的系统，该空气管理系统在激光焊接操作中产生生成的羽流管理气流。在多个实施例中，在焊机的激光束的源附近产生强制和诱导气流。偏转器集中气流，增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于焊机的系统，所述焊机被配置成在焊接区处焊接工件，所述系统包括：鼓风机，所述鼓风机被配置成产生空气流；气室，所述气室被配置成接收所述空气流并将所述空气流朝向所述工件引导，所述气室限定出口，所述出口被配置成面向所述工件并将所述空气流朝向所述工件排出；偏转器，所述偏转器邻近所述出口设置，所述偏转器形成为从所述气室朝向所述工件会聚的锥形部分，所述偏转器由具有中立开口的成角度的壁限定，其中，所述偏转器被配置成集中所述空气流，以在所述空气流离开所述出口之后向所述空气流赋予速度增加，并且向所述空气流赋予朝向所述焊接区的方向分量。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述偏转器包括所述空气流所遵循的平滑表面，所述平滑表面构造成减少所述空气流的湍流。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述偏转器的所述成角度的壁相对于竖直方向以大约35至40度的范围内的角度设置。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述偏转器从靠近所述气室的顶部延伸到远离所述气室的底部，其中，所述顶部整体径向地设置在所述开口内部。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL所罗门，Kh陈，BE卡尔森，B杨，A阿尔卡法吉，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：