三热源复合焊接的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及三热源复合焊接的装置，在一个焊炬中沿焊接行进的方向由前往后依次设有直线排列的等离子焊炬、激光焊接头和气体保护焊焊枪，在气体保护焊焊枪外设有熔化极气体保护罩，还设有将等离子焊炬、激光焊接头和气体保护焊焊枪整体围合的气体保护罩，所述等离子焊炬、激光焊接头和气体保护焊焊枪分别与内置同一个控制程序的控制设备信号连接。本实用新型专利技术利用不同热源各自的特点来增强或弥补其他热源的焊接效果，实现了打底焊、填充、行走一次性完成整体焊缝的焊接，大幅度提高生产效率，简化了操作程序和操作难度。简化了操作程序和操作难度。简化了操作程序和操作难度。

【技术实现步骤摘要】
三热源复合焊接的装置


[0001]本技术涉及焊接的装置，具体讲是一种三热源复合焊接的装置。

技术介绍

[0002]目前对金属进行复合焊接技术包括有：激光
‑
电弧(GMA)双热源复合焊，等离子
‑
电弧(GMA)双热源复合焊，激光
‑
TIG(非熔化极惰性气体保护电弧)双热源复合焊等。其中上述的“电弧”指的是“气体保护焊接”即GMA焊接。以激光
‑
GMA为例，激光
‑
GMA(气体保护焊接)包括激光
‑
MIG(熔化极惰性气体保护焊)和激光
‑
MAG(熔化极活性气体保护焊)两种，这两种焊接方法原理相同，只是保护气体不同。
[0003]针对金属焊件，对于激光
‑
电弧双热源复合焊，激光的作用是对电弧在坡口处产生的熔化金属所形成的熔池继续加热，因此激光的能量是通过复合热源形成的熔池把能量传递给被焊接的材料，因此，这种方式没有利用激光的深熔穿透能力，即减弱了激光
‑
电弧复合焊单道焊的能力。从国家标准：“激光
‑
电弧复合焊接推荐工艺方法”GB/T 37893
‑
2019中第12页的内容可以看到，对于举例10毫米板厚高强钢焊接，需要进行打底、填充、盖面三道焊接工序。就是说，激光
‑
电弧双热源复合焊是以电弧焊为主，激光焊为辅，采用多层多道焊的焊接方式。
[0004]对于等离子
‑
电弧(MIG)双热源复合焊，可以利用等离子焊炬发出的等离子电弧快速加热被焊接坡口，同时使用MIG进行大熔覆量的填充，可以获得高于常规MIG焊的焊接效率，达到单道焊接一定厚度板材的能力，比较典型的是单道焊接12毫米钢板，以及较低的焊接输入能量，可以获得更好的焊接质量。但是这种工艺无法精确控制输出能量做到焊缝背部刚刚焊透而又能保证焊缝正面成形，因此需要预先做一次打底焊或在焊缝背面布置衬垫来辅助完成焊接。对于很多封闭结构的焊接，由于无法进入内部布置焊缝衬垫，或焊后衬垫无法取出，需要增加打底焊工序，降低了生产效率，使得这种复合焊工艺的使用受到限制。
[0005]例如，在实际工作中使用等离子
‑
MIG复合焊接时，等离子与MIG电弧作用在同一熔池内，可以实现金属板厚8～12毫米一道焊成，焊接时的熔深能力是由等离子电弧和MIG电弧共同作用形成的，在复合电弧焊透板厚后，熔化金属在两种电弧推力和自身重力的作用下继续漏出，无法精确控制焊缝背部成形，因此需要在焊缝背面根据需要加装辅助衬垫，用来托住背面流出的熔化金属使其冷却强制成形。对于许多焊接后形成密闭空间的构件，例如封闭的金属梁、压力容器、舱室等，以及小于人体体积的零件内部等结构，无法在构件内部焊前布置和焊后取出焊接用的工艺衬垫，使得这种高效的复合焊接方法在许多场景受限，无法使用。目前解决此种情况的通常做法是，先由人工或其他自动焊的方式先进行一次打底焊，把焊缝坡口根部的钝边金属熔化，形成封闭的焊缝底部，然后再采用上述复合焊接方法焊接，很明显这样操作降低了生产效率。

技术实现思路

[0006]本技术提供了一种三热源复合焊接的装置，通过三种焊接热源的特点复合作
用在坡口中的同一熔池内，相互增强或弥补其他热源的焊接效果，并且减少焊接工序，提高焊接效率。
[0007]本技术三热源复合焊接的装置，在一个焊炬中沿焊接行进的方向由前往后依次设有直线排列的等离子焊炬、激光焊接头和气体保护焊焊枪，在气体保护焊焊枪外设有熔化极气体保护罩，还设有将等离子焊炬、激光焊接头和气体保护焊焊枪整体围合的气体保护罩，所述等离子焊炬、激光焊接头和气体保护焊焊枪分别与内置同一个控制程序的控制设备信号连接。
[0008]本技术中涉及到的控制程序，本领域技术人员均可根据与现有技术相同或相似的原理得以实现，该控制程序不是本技术的创新所在。
[0009]对相邻的两个焊件进行焊接时，沿焊接移动方向，对同一焊点依次进行等离子电弧焊接、激光焊接和气体保护焊接；其中，所述等离子电弧焊接通过等离子电弧加热两个焊件之间坡口两侧的焊件母材，并熔化部分焊件母材后，在坡口底部形成一个微小熔池，所述微小熔池的作用是填补坡口间隙或钝边之间的间隙，避免随后的激光束透过间隙漏出；
[0010]所述激光焊接通过激光束熔化坡口或熔化钝边，形成封闭的坡口底部；激光束作用在所述微小熔池上，微小熔池吸收和传递作用其上的激光能量；通过激光焊接熔化预设厚度的坡口或钝边，并利用激光焊接的熔深能力形成打底焊；
[0011]所述气体保护焊接通过气体保护焊接电弧熔化所述坡口两侧的焊件母材，使熔化后的焊丝和焊件母材填充满坡口和钝边，完成焊接。
[0012]三种热源从外部进入坡口的起点处时，依次启动，并保持连续工作，直到移动到坡口终点后，再依次停止。本技术是将三种不同类型的热源按特定的顺序进行结合，先利用等离子电弧的加热能力来增强焊件材料对激光能量的吸收率，以及增加气体保护焊接的熔深填充能力；再利用激光的高密度能量来增加焊接的熔深，实现比气体保护焊接或等离子电弧更大的焊接熔深，并能够完成熔化钝边的作用，起到完成打底焊作用；最后利用气体保护焊接的填充熔化焊件材料的能力，填充坡口间隙，弥补激光焊面积偏窄的弱点，得到比单独等离子焊更快的焊接速度和熔深，气体保护焊接电弧作用在已经被等离子电弧加热和被激光束熔化形成底部封闭的坡口中，气体保护焊接电弧熔化的金属熔滴和熔化的焊丝熔滴可快速填充坡口的间隙，因此可以使用更大的焊接电流或焊丝熔化速率来进行焊接，从而可以达到单独气体保护焊接无法实现的更高焊接效率。测试得知，三热源复合后的焊接效率和熔深能力优于激光
‑
电弧复合焊或等离子
‑
电弧复合焊。
[0013]并且，在《电焊机》杂志2022年10月第52卷第10期中，有刊文“万瓦级激光
‑
电弧复合穿透焊接成形缺陷研究”，(作者：蒋宝，徐富家，杨义成，聂鑫，宋扬，刘孔丰)，在17页记载有：“由图可知，采用激光在前时的焊缝表面成形稳定性相对较差，因此后续试验仍然采用电弧在前的焊接形式。”。由此可见，本领域中对同时应用激光和电弧(即GMA，气体保护焊接)焊接时，认为电弧焊应在前，激光焊在后，否则焊接效果差。而本技术中，却是激光焊在前，电弧焊在后，并且取得了比现有技术更优越的焊接效果，也是对现有技术中技术偏见的一种革新。而且，从上述刊文21页的结论中可以看出，采用激光
‑
电弧复合焊接方法进行20mm厚低碳钢单面焊接双面成形时，因其所述的各种原因导致焊接不能达到所需的工艺要求。并且，本领域对于中厚板焊接时，都是采用多层多道焊的焊接方式，而本技术通过三热源复合焊接的方式，通过测试对三种热源的各项参数进行匹配性调整和设置，解决
了在中厚板焊接时的多个技术难点，实现了打底焊、填充、行走一次性完成整体焊缝的焊接，极大的提高了焊接效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三热源复合焊接的装置，其特征为：在一个焊炬中沿焊接行进的方向由前往后依次设有直线排列的等离子焊炬(1)、激光焊接头(2)和气体保护焊焊枪(3)，在气体保护焊焊枪(3)外设有熔化极气体保护罩(32)，还设有将等离子焊炬(1)、激光焊接头(2)和气体保护焊焊枪(3)整体围合的气体保护罩(5)，所述等离子焊炬(1)、激光焊接头(2)和气体保护焊焊枪(3)分别与内置同一个控制程序的控制设备信号连接。2.如权利要求1所述的装置，其特征为：所述等离子焊炬(1)、激光焊接头(2)和气体保护焊焊枪(3)相互之间的位置关系为：气体保护焊焊枪(3)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：陈耕耘，
类型：新型
国别省市：