【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种同轴丝粉同送焊接/增材用的多波长光源电弧复合激光加工头及方法，属于激光加工。
技术介绍
1、目前提到激光金属增材技术，更加广为人知的还是粉末床熔融（pbf）技术。除了pbf技术，激光金属增材还有另一项重要的技术分支：激光定向能量沉积ded-lb。pbf技术尽管技术成熟、应用广泛，但与ded-lb技术相比，也存在一些固有的缺陷，其标志性的粉末床结构，为其带来了诸多限制，如：成型尺寸局限于铺粉机构；材料利用率低；无法使用外部轴变位；不适用于修复作业。
2、早期ded-lb普遍使用金属粉末喷粉或旁轴送丝的方式进给。相比于送粉，送丝的进给方式能够带来更高的沉积速率和成型质量，并且十分适用于异质同构增材，在经济性上也具有较大的优势，而同轴送丝的方式则更进一步优于旁轴送丝，能够为工件成型带来更好的各向均一性。通过合理布局，也可以实现丝材与粉材的同时进给，可以在同轴送丝的基础上借助粉材调整沉积层成分，以较低的成本实现非常见材料的增材制造，同时兼具单独送丝/送粉的功能。
3、目前同轴送丝方案可按照其实现方式分为三种：分多光束光内同轴技术、多光束集成光内同轴技术、分环形光束光内同轴技术，其中，多光束集成光内同轴技术具有光路简单、结构相对紧凑、成本较低等优点。由于多光束集成光内同轴技术各个光源独立，因此提出可以根据工艺需求使用不同波长的激光组合，实现多波长光源复合的效果。
4、多波长复合激光可以优化沉积工艺，目前已有关于红光激光与蓝光激光复合焊接的研究。红蓝激光复合能够促进高反射率金属对红光的吸
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于同轴丝粉同送增材/焊接专用的多波长光源电弧复合激光加工头。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种同轴丝粉同送增材用的多波长光源复合激光加工头，包括控制模块、拉丝机构和多束激光头；
4、所述控制模块包括检测焊丝是否穿过的传感器；
5、所述拉丝机构中，由拉丝电机驱动拉丝组件，将焊丝在轴向相对的两个拉丝出丝嘴之间进行拉丝和回抽；
6、所述多束激光头包括与拉丝机构中的拉丝出丝嘴同轴的可容纳焊丝穿过的导丝套、套于导丝套外部一端的两个具有容纳腔的接入块、一组或多组围绕导丝套设置的镜组调节模块和对应的保护镜模块；导丝套的末端设置有可更换的喷嘴；喷嘴内具有两个分别与接入块贯通形成的内、外双空腔。
7、进一步地，还包括导电模块接口，一端通过导电组件与焊丝连通，另一端与外接电源连接，实现多种激光复合工艺。
8、进一步地，还包括一设置在外部的焊丝快插口，所述焊丝快插口与控制模块中的焊丝快插件及第一焊丝快插件接头、拉丝机构中的第二焊丝快插件接头轴向配合，形成一可插拔的焊丝通路；
9、进一步地，所述控制模块包括对第一焊丝快插件接头上的凹槽进行弹性止动的弹性移动副。
10、进一步地，所述拉丝组件包括设置在两个拉丝出丝嘴的轴线两侧的主动拉丝轮和随动拉丝轮；还包括对所述第二焊丝快插件接头上的凹槽进行弹性止动的活动弹簧移动副和对随动拉丝轮调节压丝的压丝螺杆副。
11、进一步地，所述喷嘴内设置一保护气喷嘴，保护气喷嘴套设安装在所述导丝套外部另一端的导丝管夹持轴套上；保护气喷嘴与喷嘴组成的外空间与其中一个接入块连通形成用于输出压缩空气的外空腔；保护气喷嘴与导丝管夹持轴套之间的内空间与另一接入块连通形成用于输出惰性保护气的内空腔。
12、进一步地，所述多束激光头中还包括一端穿出喷嘴夹持焊丝的导电嘴，导电嘴另一端经导电组件与拉丝机构中的导电棒连接；
13、当导电棒与外接热丝电源一极连接，基板与热丝电源另一极连接，导电嘴夹持的焊丝触碰基板时，形成电回路，对焊丝电加热；
14、当导电棒与外接电弧焊接电源一极连接，基板与电弧焊接电源另一极连接时，通过拉丝机构配合，在焊丝与基板间形成电弧，熔化焊丝实现电弧激光复合焊接/增材。
15、进一步地，所述可更换的喷嘴为送粉喷嘴，所述送粉喷嘴上设有环路或多路送粉通道。
16、进一步地，所述镜组调节模块包括倾斜调节板、镜组安装座、安装于镜组安装座中的镜组、调节镜组安装座和镜组的精密螺纹副；
17、精密螺纹副螺纹安装于倾斜调节板上，末端顶于镜组安装座上；倾斜调节板与镜组安装座之间设置有施加拉力的拉簧，倾斜调节板和镜组安装座之间夹持有钢珠作为调节支点。
18、进一步地，所述镜组调节模块还包括环形水冷块和侧水冷块；
19、环形水冷块穿过倾斜调节板通过胶圈卡入镜组安装座中；镜组安装座的侧面安装有侧水冷块；
20、环形水冷块和侧水冷块的水路进出口安装有快插接头。
21、进一步地，所述保护镜模块包括保护镜、容纳保护镜的保护镜仓；
22、保护镜的两侧分别设有泛塞圈和保护镜压环。
23、进一步地，还包括超声波换能器，超声波换能器设置在拉丝机构与多束激光头之间，通过超声波换能器使焊丝超声振动。
24、基于上述任一项所述的同轴丝粉同送增材用的多波长光源复合激光加工头的控制方法，包括以下步骤：
25、步骤1：收到发激光指令时，开始记录焊丝触碰基板的时间；
26、步骤2：环形接近传感器检测是否有焊丝通过的信号；当有焊丝通过时，控制拉丝电机一直转动推动焊丝伸出进行送丝；
27、步骤3：焊丝触碰探测模块检测基板上是否有探测电压或电流信号；
28、当焊丝触碰探测模块检测到基板上有探测电压或电流信号时，向plc发出“焊丝就绪”信号，同时，暂停拉丝电机的送丝，焊丝触碰探测模块断开与焊丝电回路的连接；然后plc控制激光器出光。
29、当焊丝触碰探测模块未检测到基板上有探测电压或电流信号时，判断当前记录的焊丝触碰基板的时间是否超过预设时间值，若超过预设时间值时，发出“焊丝未就绪”报警信号，终止发激光动作；若未超过预设时间值时，返回执行步骤2。
30、本专利技术所达到的有益效果：
31、本专利技术的激光加工头可安装在各类运动机构末端，可用于对表面质量要求较高的复杂金属构件的一体化增材制造。
32、镜组调节模块独立设置，可快速拆卸，与外置光纤连接，可以快速的搭建不同波长复合的工况。镜组调节模块能够微调，可以方便多光束对焦。
33、通过导电棒、导电块、触电对接块和夹持焊丝的导电嘴等部件之间的配合连接，采用外接热丝电源将两极分别连接在基板和导电棒上，当焊丝触碰基板时可形成电回路，经导电嘴可传导电流给焊丝，可实现对焊丝的可控加热。同时，通过检测回路在基板上产生的电压/电流还可以作为判断激光器是否发射激光的条件。
34、当导电棒与外接mig、mag焊本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，包括控制模块、拉丝机构和多束激光头；
2.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，还包括一导电模块接口，一端通过导电组件与焊丝连通，另一端与外接电源连接，实现多种激光复合工艺。
3.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，还包括一设置在外部的焊丝快插口，所述焊丝快插口与控制模块中的焊丝快插件及第一焊丝快插件接头、拉丝机构中的第二焊丝快插件接头轴向配合，形成一可插拔的焊丝通路。
4.根据权利要求3所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述控制模块包括对第一焊丝快插件接头上的凹槽进行弹性止动的弹性移动副。
5.根据权利要求3所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述拉丝组件包括设置在两个拉丝出丝嘴的轴线两侧的主动拉丝轮和随动拉丝轮；还包括对所述第二焊丝快插件接头上的凹槽进行弹性止动的活动弹簧移动副和对随动拉丝轮调节压丝的压丝螺杆副。
6.根据权利要求1所
7.根据权利要求1、2或5所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述多束激光头中还包括一端穿出喷嘴夹持焊丝的导电嘴，导电嘴另一端经导电组件与拉丝机构中的导电棒连接；
8.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述可更换的喷嘴为送粉喷嘴，所述送粉喷嘴上设有环路或多路送粉通道。
9.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述镜组调节模块包括倾斜调节板、镜组安装座、安装于镜组安装座中的镜组、调节镜组安装座和镜组的精密螺纹副；
10.根据权利要求9所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述镜组调节模块还包括环形水冷块和侧水冷块；
11.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述保护镜模块包括保护镜、容纳保护镜的保护镜仓；
12.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，还包括超声波换能器，超声波换能器设置在拉丝机构与多束激光头之间，通过超声波换能器使焊丝超声振动。
13.基于权利要求1至12任一项所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头的控制方法，其特征是，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，包括控制模块、拉丝机构和多束激光头；
2.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，还包括一导电模块接口，一端通过导电组件与焊丝连通，另一端与外接电源连接，实现多种激光复合工艺。
3.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，还包括一设置在外部的焊丝快插口，所述焊丝快插口与控制模块中的焊丝快插件及第一焊丝快插件接头、拉丝机构中的第二焊丝快插件接头轴向配合，形成一可插拔的焊丝通路。
4.根据权利要求3所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述控制模块包括对第一焊丝快插件接头上的凹槽进行弹性止动的弹性移动副。
5.根据权利要求3所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述拉丝组件包括设置在两个拉丝出丝嘴的轴线两侧的主动拉丝轮和随动拉丝轮；还包括对所述第二焊丝快插件接头上的凹槽进行弹性止动的活动弹簧移动副和对随动拉丝轮调节压丝的压丝螺杆副。
6.根据权利要求1所述的同轴丝粉同送的多波长光源电弧复合激光加工头，其特征是，所述喷嘴内设置一保护气喷嘴，保护气喷嘴套设安装在所述导丝套外部另一端的导丝管夹持轴套上；保护气喷嘴与喷嘴组成的外空间与其中一个接入块连通形成用于输出压缩空气的外空腔；保护气喷嘴与...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴立鹤，程远，董宇，卢果，
申请(专利权)人：南京英尼格玛工业自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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