一种激光-电弧复合焊接质量监测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于激光焊接方法技术领域，具体涉及一种激光

【技术实现步骤摘要】
一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测系统及方法


[0001]本专利技术属于激光焊接方法
，具体涉及一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测系统及方法
。

技术介绍

[0002]激光焊接具有功率密度高
、
能量集中
、
生产效率高
、
灵活性高
、
焊缝质量高
、
易于实现自动化
、
被焊工件1热变形小
、
热影响区小
、
可焊接难熔材料及异种材料
、
不受磁场响等优点
。
激光电弧复合焊接方法是一种将激光和电弧
(TIG
电弧
、
等离子弧
、MIG
电弧
、MAG
电弧等
)
偶合在一起的复合焊接方法，正是由于两种热源的耦合作用，可以避免单激光焊接对焊接装配要求高的缺点，也可避免单电弧焊接熔深浅
、
热影响区范围大等缺点
。
在现代装备制造领域有着广阔的应用前景
。
[0003]在激光电弧复合焊接过程中，激光热源和电弧热源的耦合效果直接影响到最终产品的焊接质量
。
焊接过程中电弧稳定性
、
熔滴过渡
、
和熔池形状
、
体积的稳定性
、
合金元素的蒸发等，最终都将影响焊接接头的质量
。
然而，激光r/>‑
电弧复合焊接耦合效果监测较难实现，实际工程应用中现有的激光
‑
电弧复合焊接过程中只能做到根据激光器和焊接电源的输出状态来判断焊接参数是否正常，如观测激光器和焊机的输出电流
、
电压
、
功率等来判断焊接过程的稳定性，进而评判焊接质量，或者观测焊接过程中温度的变化
、
熔池形貌的变化
、
弧光的稳定性等反应焊接的质量
。
激光
‑
电弧复合焊接过程中受激光和电弧强光
、
强辐射的影响，一般无法通过人工和一般的视觉识别来评判焊接的质量
。

技术实现思路

[0004]为了克服上述问题，本专利技术提供一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测系统及方法；能够为激光
‑
电弧复合焊接质量进行评判，且不受强光
、
强辐射
、
空间位置限制就能实现综合评判激光
‑
电弧复合焊接质量
。
[0005]一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测系统，包括数据处理与控制模块
2、
电流电压传感器
3、
电弧焊枪
4、
激光焊枪
5、
温度传感器
6、
弧光传感器7；其中激光焊枪5垂直于被焊工件1放置，电弧焊枪4倾斜放置于被焊工件1上；所述温度传感器6和弧光传感器7集成在一起后共同置于电弧焊枪4前端，用以采集焊接时焊缝区域的温度和弧光；且所述电弧焊枪4上设有电流电压传感器3，用以监测电弧焊枪4的输出电流
、
输出电压和激光输出功率；所述温度传感器
6、
弧光传感器
7、
电流电压传感器3均与数据处理与控制模块2电连接
。
[0006]还包括数字化控制焊接电源，其中所述数字化控制焊接电源包括激光器及弧焊机；其中激光器与激光焊枪5通过导线连接，弧焊机和电弧焊枪4通过导线连接
。
[0007]所述温度传感器6采用比色测温仪
。
[0008]一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测方法，包括如下内容：
[0009]步骤一，数字化控制焊接电源开启，电弧焊枪4和激光焊枪5同时工作；
[0010]步骤二，所述温度传感器
6、
弧光传感器
7、
电流电压传感器3分别将其将采集到的
温度
、
弧光
、
电流
、
电压和激光输出功率数据传递给数据处理与控制模块2；
[0011]步骤三，数据处理与控制模块2内置有根据被焊工件1材料
、
尺寸
、
坡口形状设定的各焊接参数的阈值，并将采集的信息与内置数据进行比对，根据误差的程度判断焊接质量的优劣；
[0012]步骤四，通过数据处理与控制模块2对工艺参数进行调整优化，并且根据优化后的参数控制数字化焊接电源参数的调整，或控制电弧焊枪4和激光焊枪5位置的调整，包括高度，左右，前后的位置
。
[0013]所述步骤三中数据处理与控制模块2内置有根据被焊工件1材料
、
尺寸
、
坡口形状设定的各焊接参数的阈值，各焊接参数的阈值信息包括电弧的温度
、
弧光
、
电流
、
电压和激光输出功率信息
。
[0014]所述步骤三中，数据处理与控制模块2将温度传感器
6、
弧光传感器
7、
电流电压传感器3采集的信息流与内置对应的数据进行比对，若对应数据的误差在
0.5
％范围内说明焊接质量达到要求
。
[0015]所述步骤四中，数据处理与控制模块2能够对工艺参数进行调整优化，其中工艺参数包括电弧的温度
、
弧光
、
电流
、
电压和激光输出功率和焊接速度
。
[0016]所述步骤四中，调整的数字化焊接电源参数包括：激光器的功率
、
弧焊机的输出电压
、
输出电流和焊接速度
。
[0017]所述焊接速度的调整依靠调整电弧焊枪
4、
激光焊枪5的运动来实现
。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019](1)
针对激光
‑
电弧复合焊提出了一种焊缝质量监测系统和控制方法；
[0020](2)
将焊缝温度监测
、
弧光监测
、
电源功率监测三种实时监测系统整合起来，完成对熔池温度
、
弧光状态
、
激光器功率
、
焊接电源功率的实时监测，进而评价焊缝质量；
[0021](3)
自主开发数据处理模块，可将采集的信号与设定的阈值进行对比
、
完成焊接参数的调整，控制系统及时反应调整焊接参数，能做到监测的同时控制参数，进而改善焊接质量；
[0022](4)
各传感器空间布置合理，不影响焊枪运动位姿
。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测系统，其特征在于，包括数据处理与控制模块
(2)、
电流电压传感器
(3)、
电弧焊枪
(4)、
激光焊枪
(5)、
温度传感器
(6)、
弧光传感器
(7)
；其中激光焊枪
(5)
垂直于被焊工件
(1)
放置，电弧焊枪
(4)
倾斜放置于被焊工件
(1)
上；所述温度传感器
(6)
和弧光传感器
(7)
集成在一起后共同置于电弧焊枪
(4)
前端，用以采集焊接时焊缝区域的温度和弧光；且所述电弧焊枪
(4)
上设有电流电压传感器
(3)
，用以监测电弧焊枪
(4)
的输出电流
、
输出电压和激光输出功率；所述温度传感器
(6)、
弧光传感器
(7)、
电流电压传感器
(3)
均与数据处理与控制模块
(2)
电连接
。2.
根据权利要求1所述的一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测系统，其特征在于，还包括数字化控制焊接电源，其中所述数字化控制焊接电源包括激光器及弧焊机；其中激光器与激光焊枪
(5)
通过导线连接，弧焊机和电弧焊枪
(4)
通过导线连接
。3.
根据权利要求1所述的一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测系统，其特征在于，所述温度传感器
(6)
采用比色测温仪
。4.
一种激光
‑
电弧复合焊接质量监测方法，其特征在于，包括如下内容：步骤一，数字化控制焊接电源开启，电弧焊枪
(4)
和激光焊枪
(5)
同时工作；步骤二，所述温度传感器
(6)、
弧光传感器
(7)、
电流电压传感器
(3)
分别将其将采集到的温度
、
弧光
、
电流
、
电压和激光输出功率数据传递给数据处理与控制模块
(2)
；步骤三，数据处理与控制模块
(2)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林立，王鑫，高东雷，张吉军，王晓秋，沈连生，杨连富，陈城，胡柏崧，鲍玥冰，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：