【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有色金属焊接，具体而言，涉及一种真空激光焊接的动态烟尘防护装置。
技术介绍
1、大厚度钛合金材料的应用越来越广泛，例如球壳式载人潜水器的载人舱、深海潜航器等。针对钛合金厚板焊接，激光焊接能够实现良好的接头质量，但是激光焊接需要在真空室内进行，大型钛合金结构件由于受尺寸限制无法进行激光焊接。窄间隙焊接方法在钛合金厚板焊接中应用广泛，但由于厚度较大，窄间隙焊需进行多层多道焊接，焊接效率低，同时厚板焊接的变形控制难度大，不能满足大型结构的高效焊接。
2、二十世纪80年代，研究人员提出在真空条件下进行激光焊接，能够提高激光能量利用率，提高入射激光的穿透能力能够大幅增加焊缝熔深，但由于激光器功率的限制，其焊缝的深宽比远远低于电子束焊接，因此，目前钛合金厚板通常采用电子束焊接。近年来，随着大功率高品质激光器的出现，研究人员发现大功率激光在真空下也能获得类似电子束焊接的大深宽比焊缝，并且真空激光焊接不需要达到电子束焊接所需的极高的真空度，同时激光焊接也不存在大气分子对电子的散射的问题，还不需要射线保护。
3、现有技术中，真空激光焊接装备结构复杂，且在焊接过程中未考虑金属烟尘对真空环境、激光防护玻璃等方面的影响，也没有相应的防护措施，无法满足长时间稳定真空激光焊接。
4、中国专利cn202110350724.9公开了一种可实现真空激光焊镜片气冷和防护的插入式激光入口装置，包括：主体块、空腔、环形台阶、入射镜片、水平孔、竖直孔、镜片盖、进气阀和法兰盘；空腔垂直主体块上表面并贯穿主体块，主体块顶部设
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题是，现有技术中，真空激光焊接时无法及时排除产生的烟尘，焊接过程中的金属蒸汽容易对镜片造成影响，导致焊接过程稳定性不足。
2、本专利技术公开了一种真空激光焊接的动态烟尘防护装置，包括第一法兰、动态防护部、防护座和镜片，所述第一法兰用于将所述镜片密封设置在所述动态防护部的第一端，所述防护座密封设置在所述动态防护部的第二端，在所述动态防护部内设置有内锥体部，所述内锥体部的内部空间呈锥形设置，所述内锥体部的内径沿远离镜片的方向逐渐缩小，在内锥体部的内侧壁上设置有进气孔，所述进气孔用于向内锥体部内部输送防护气体；所述内锥体部的锥度在1.6-2.8之间；将内锥体部的高度记为l，所述进气孔在内锥体部上的高度为l/3~2l/3，使得进入内锥体部内部的气体在进气孔的两侧均形成有序的流场，以阻止焊接时产生的烟尘进入内锥体部内。
3、通过动态烟尘防护装置中内锥体部以及其侧壁上进气孔的设置，在真空焊接的过程中通过进气孔向内锥体部输送保护气体，保护气体在内锥体部中形成多方向的有序的流场，从而可以有效地避免焊接时的金属蒸汽对镜片造成污染或者损坏，有效地保证了镜片的使用安全性，也提升了真空激光焊接连续作业的稳定性。
4、进一步的，在所述动态防护部的第一端设置有第二法兰，在所述第二法兰上设置有第一台阶面，所述第一台阶面用于与第一法兰配合形成镜片的安装空间。
5、通过上述设置，将所述镜片设置在第一台阶面上，可以保证镜片的设置稳定性，从而有助于激光焊接的顺利进行。
6、进一步的，在所述第一法兰上设置有第一凹槽，在所述第一台阶面上设置有第二凹槽，所述第一凹槽用于在镜片与第一法兰之间设置第二密封件，所述第二凹槽用于在镜片与动态防护部之间设置第三密封件。
7、通过上述设置，可以显著提升镜片安装后的密封性，从而保证焊接时焊接空间的真空度。
8、进一步的，在所述动态防护部的第二端设置有第三法兰，在所述第三法兰靠近防护座的一侧设置有第一凸环，所述第一凸环用于与防护座配合装配。
9、通过第一凸环的设置，可以实现动态防护部与防护座之间的快速定位装配，提升装配效率。
10、进一步的，在所述第三法兰上设置有第二中心孔，经过镜片的激光穿过所述第二中心孔进行焊接，在所述第二中心孔的周向设置有第二台阶面。
11、所述第二台阶面的设置用于辅助设置其他部件，如设置有透光孔的挡片等，从而调节激光可以穿过的孔径的大小，也可以增强动态烟尘防护装置对烟尘的压制作用，提升其防护效果。
12、进一步的，所述防护座包括第三中心孔以及围绕第三中心孔设置的若干个台阶面，若干个所述台阶面的内径沿远离动态防护部的方向依次缩小。
13、通过上述设置，使得动态防护部第二端通过第二中心孔排出的保护气体可以在若干个台阶面形成的锥形空间，有效地阻止焊接时的烟尘进入该空间，更进一步地对动态防护部的内锥体部形成保护，避免焊接时的烟尘对镜片造成影响，显著地提升了真空激光焊接的连续性和稳定性。
14、进一步的，将所述内锥体部靠近镜片一侧的孔径记为d1，将靠近防护座一侧的孔径记为d2，则d1在70-100mm之间，d2在35-55mm之间，l在30-50mm之间。
15、通过上述设置，可以在真空激光焊接时对镜片起到良好的保护作用，从而使得真空激光焊接可以连续稳定运行。
16、进一步的，通过所述进气孔进入内锥体部的保护气体流量在0.5-1l/min。
17、当保护气体的进气流量在上述范围内时，可以有效地抑制烟尘气体的上升，从而对镜片起到良好的保护作用。
18、相对于现有技术，本专利技术所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置具有以下优势：
19、通过内锥体部以及其内侧壁上进气孔的设置，能够有效避免大功率激光焊接过程中产生的烟尘对激光焊接过程稳定性的影响，从而解决长时间焊接过程的稳定性问题；
20、通过内锥体部锥度和进气孔高度的设置，使得焊接过程中形成惰性气体的动态流动流场，可以有效地抑制激光焊接过程中烟尘、金属蒸汽等进入内锥体部导致镜片污染；
21、本专利技术提供的真空激光焊接的动态烟尘防护装置结构简单，使用简便，避免了焊接时的烟尘对镜片造成影响，提升了真空激光焊接的稳定性。
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1.一种真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，包括第一法兰（110）、动态防护部（120）、防护座（130）和镜片（140），所述第一法兰（110）用于将所述镜片（140）密封设置在所述动态防护部（120）的第一端，所述防护座（130）密封设置在所述动态防护部（120）的第二端，在所述动态防护部（120）内设置有内锥体部（121），所述内锥体部（121）的内部空间呈锥形设置，所述内锥体部（121）的内径沿远离镜片（140）的方向逐渐缩小，在内锥体部（121）的内侧壁上设置有进气孔（1211），所述进气孔（1211）用于向内锥体部（121）内部输送防护气体；所述内锥体部（121）的锥度在1.6-2.8之间；将内锥体部（121）的高度记为L，所述进气孔（1211）在内锥体部（121）上的高度为L/3~2L/3，使得进入内锥体部（121）内部的气体在进气孔（1211）的两侧均形成有序的流场，以阻止焊接时产生的烟尘进入内锥体部（121）内。
2.如权利要求1所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，在所述动态防护部（120）的第一端设置有第二法兰（122），在所
3.如权利要求2所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，在所述第一法兰（110）上设置有第一凹槽（112），在所述第一台阶面（123）上设置有第二凹槽（1231），所述第一凹槽（112）用于在镜片（140）与第一法兰（110）之间设置第二密封件，所述第二凹槽（1231）用于在镜片（140）与动态防护部（120）之间设置第三密封件。
4.如权利要求1所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，在所述动态防护部（120）的第二端设置有第三法兰（124），在所述第三法兰（124）靠近防护座（130）的一侧设置有第一凸环（125），所述第一凸环（125）用于与防护座（130）配合装配。
5.如权利要求4所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，在所述第三法兰（124）上设置有第二中心孔（1243），经过镜片（140）的激光穿过所述第二中心孔（1243）进行焊接，在所述第二中心孔（1243）的周向设置有第二台阶面（1242）。
6.如权利要求1所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，所述防护座（130）包括第三中心孔以及围绕第三中心孔设置的若干个台阶面，若干个所述台阶面的内径沿远离动态防护部（120）的方向依次缩小。
7.如权利要求1所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，将所述内锥体部（121）靠近镜片（140）一侧的孔径记为D1，将靠近防护座（130）一侧的孔径记为D2，则D1在70-100mm之间，D2在35-55mm之间，L在30-50mm之间。
8.如权利要求1所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，通过所述进气孔（1211）进入内锥体部（121）的保护气体流量在0.5-1L/min。
...【技术特征摘要】
1.一种真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，包括第一法兰（110）、动态防护部（120）、防护座（130）和镜片（140），所述第一法兰（110）用于将所述镜片（140）密封设置在所述动态防护部（120）的第一端，所述防护座（130）密封设置在所述动态防护部（120）的第二端，在所述动态防护部（120）内设置有内锥体部（121），所述内锥体部（121）的内部空间呈锥形设置，所述内锥体部（121）的内径沿远离镜片（140）的方向逐渐缩小，在内锥体部（121）的内侧壁上设置有进气孔（1211），所述进气孔（1211）用于向内锥体部（121）内部输送防护气体；所述内锥体部（121）的锥度在1.6-2.8之间；将内锥体部（121）的高度记为l，所述进气孔（1211）在内锥体部（121）上的高度为l/3~2l/3，使得进入内锥体部（121）内部的气体在进气孔（1211）的两侧均形成有序的流场，以阻止焊接时产生的烟尘进入内锥体部（121）内。
2.如权利要求1所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，在所述动态防护部（120）的第一端设置有第二法兰（122），在所述第二法兰（122）上设置有第一台阶面（123），所述第一台阶面（123），用于与第一法兰（110）配合形成镜片（140）的安装空间。
3.如权利要求2所述的真空激光焊接的动态烟尘防护装置，其特征在于，在所述第一法兰（110）上设置有第一凹槽（112），在所述第一台阶面（123）上设置有第二凹槽（1231），所述第一凹槽（1...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕逸帆，张帅锋，刘海彬，韩林举，廖志谦，余巍，王伟超，杜志博，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：
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