本发明专利技术公开了一种激光焊接焊缝孔洞控制方法及其装置，方法是在激光焊接过程中，采用吸气的方式将匙孔内部的蒸汽吸走，保证匙孔的通畅。装置包括一套吸气装置，该吸气装置工作时通过管道与气管的连接，并固定在激光头上，将气管的吸嘴对准焊缝的上方。本发明专利技术能够有效的解决激光深熔焊过程中的孔洞问题。且适合多种材料，不同板厚，不同接头形式的激光焊接，尤其对厚板，夹层板，表面涂层板的孔洞控制有很好的效果。装置简单易实现，成本很低，总之，本发明专利技术只需要调整好气管的吸嘴与焊缝的相对位置就可以方便的应用在生产中且能起到非常好的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光焊接技术，涉及一种激光焊接过程中焊缝缺陷的控制方法及装置，更具体的说是涉及焊缝内部孔洞的控制。
技术介绍
激光焊接是材料加工领域应用得愈来愈广泛的先进加工方法之一，与其他焊接技术相比，激光焊接技术有着高功率，高速度，高深宽比，窄的热影响区且柔性好，便于生产过程中的自动化控制，适用于多种材料之间的连接，因此，在航天、汽车、钢铁等行业有着广泛的应用。但是由于激光焊接的特点，能量密度高，冷却速度快，激光深熔焊过程中的匙孔内蒸汽的暴沸和不稳定现象，以及焊接夹层板时，表面的氧化物的影响，导致焊接过程中极易产生孔洞等焊接缺陷，大大的降低了焊缝的质量和可靠性。因此，激光深熔焊过程中，控制和减少焊接过程中的孔洞是需要解决的一大问题。激光焊接过程中的匙孔效应激光深熔焊接是一个十分复杂的过程，匙孔和等离子体的形成，匙孔内材料蒸汽和熔池内液态材料的流动、匙孔的稳定性、熔池表面的变形以及各种焊接工艺参数对焊接质量都有很大的影响。在上述激光深熔焊接所涉及的各个方面中，匙孔效应是关键，也是激光深熔焊接研究的热点和难点，更为重要的是匙孔效应在激光深熔焊接过程中的作用是巨大的。当激光功率密度达到106-107W/cm2时，激光输入速率远远大于热传导、对流、及辐射散热的速率，材料表面发生熔化和气化而形成匙孔，孔内的金属蒸汽压与四周液体的静力和表面张力形成动态平衡，激光可以通过孔直接射到孔底，产生匙孔效应。匙孔的作用和黑体一样，能将射入的激光完全吸收。在孔内存在着四种力量的相互作用，金属蒸汽的压力，四周液体的重力，表面张力以及材料流动的流体静压力，正是这几种力的作用保证匙孔的稳定存在。一旦焊接过程中受到外来干扰或材料内部条件的影响，匙孔就会崩塌，闭合而形成孔洞，即使在正常条件下，由于匙孔四周的液体金属填满匙孔的时候，金属蒸汽来不及快速逃逸而被封在匙孔内，导致往往不能完全填满而形成大的孔洞。尤其是当激光焊接厚板，夹层板或涂层板时，由于焊接这些材料过程中，匙孔会更加的不稳定，加上外来气体对匙孔的扰动作用，更容易使匙孔闭合，形成大的空腔，从而出现孔洞缺陷。激光焊接过程中，通过改变侧吹气流大小、种类，以及功率、速度等其他工艺参数能够起到一定的减少孔洞缺陷的作用。也有人焊接时通过控制间隙，错边量来减少焊缝中孔洞的数量和尺寸，其他方法比如对材料的预先处理，激光复合焊时采用特殊的焊丝等，这些方法能够一定程度上减少激光焊接过程中的孔洞，但均增加了工艺和操作的复杂性，且有些方法在生产实践中难以实施。当激光焊接厚板或者夹层板或者涂层材料时，匙孔内部的高温高压金属蒸汽以及夹层中间的氧化皮，涂层材料的汽化容易造成匙孔的闭合和崩塌，这样就容易形成焊缝内部不规则的大的孔洞。如何让匙孔内部的金属蒸汽或者外来蒸汽高速地，有方向性地逸出，从而保证匙孔焊接过程中的稳定性是控制和消除焊缝内部孔洞的关键方法。因此，本专利技术旨在提出一种能够快速导走焊接过程中匙孔内部蒸汽的方法。
技术实现思路
本专利技术针对激光深熔焊接的过程中的匙孔效应，要解决的技术问题是焊接过程中由于匙孔效应带来的焊缝内部的孔洞缺陷，提出了一种激光焊接焊缝孔洞控制方法及装置。本专利技术提供的一种激光焊接焊缝孔洞控制方法，其特征在于，在激光焊接过程中，采用吸气的方式将匙孔内部的蒸汽吸走，保证匙孔的通畅。吸气可以采用侧吸式、同轴式和底吸式吸气。本专利技术提供的实现激光焊接焊缝孔洞控制方法的装置，其特征在于，它包括一套·吸气装置，该吸气装置工作时通过管道与气管的连接，并固定在激光头上，将气管的吸嘴对准焊缝的上方。本专利技术通过在激光焊接过程中，采用一套额外的吸气的装置，外接抽气泵或者真空泵、吸气泵的方法通过气管迅速将匙孔内部的高温高压的蒸汽吸走，保证匙孔的通畅性，也能起到一种对其他气体和夹杂物的导向和牵引的作用，使焊接过程中产生的气体迅速逃逸出焊缝内部而避免形成孔洞。基于吸气方式的激光焊接过程中孔洞的控制和消除的措施，在传统的激光焊接方式上，将吹气的装置改为吸气的装置，即外加一套吸气装置，真空泵、抽气泵或者吸气泵，通过管道与气管的连接固定在激光头上，将气管端部也即吸嘴对准焊缝的上方，固定在激光头上保证焊接过程中与光束同时移动，通过调节气管的位置，角度，保证气管的吸嘴处于匙孔的正上方，边焊接边对着匙孔吸气，气管的吸嘴可以做成各种形状，比如圆口、扁口、带U型槽口、锥形口、喇叭口等。气管后面的吸气装置，可调节吸力的大小，保证气管的吸嘴处的吸力大小刚好合适。该方法的优点在于I、能够有效的解决激光深熔焊过程中的孔洞问题。且适合多种材料，不同板厚，不同接头形式的激光焊接，尤其对厚板，夹层板，表面涂层板的孔洞控制有很好的效果。2、该方法简单易实现，成本很低，气管的吸嘴可以做成任何形状固定在任何型号激光器的激光头上，同激光光束保持同步。3、气管的吸嘴可以从任何一个角度作用在焊缝上，可与激光器同轴吸，可大角度吸，可小角度吸，也可平吸，甚至还可以在焊缝底面吸。总之，该方法只需要调整好气管的吸嘴与焊缝的相对位置就可以方便的应用在生产中且能起到非常好的效果。附图说明图I是气管，激光头、吸气装置的装配示意图；图2是具体实施方法一，侧吸式吸气，气管的吸嘴与光束、工件的位置示意图；图3是具体实施方法二，同轴式吸气，气管的吸嘴与光束、工件的位置示意图；图4是具体实施方法三，底吸式吸气，气管的吸嘴与光束、工件的位置示意图；图5是侧吸时激光焊接过程中匙孔、熔池示意图。具体实施例方式将激光焊接过程中的辅助吹气装置替换为吸气装置，就可以实现吸气的方法，SP外接一个吸气装置，可以使抽气泵，也可以是真空泵。将吸气装置通过管道与气管(如铜管等耐高温材料管)连接，然后将气管固定在激光头上，调节气管的位置和角度，保证气管的吸嘴对准光束焦点的位置，焊接过程中，打开吸气装置的开关，调节吸力的大小，即可在焊接中实现边焊接边吸气的方法。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。典型的三种实施方式如下图所述。图I所示为气管4、激光头和吸气装置的装配示意图。如图所示，工件I以及工件上焊接时形成的熔池。转接板9，通过螺栓与螺母固定在激光头上2，激光头上钻有不同位 置的安装孔，转接板可根据需要安装在不同的位置。转接板上开有较长的双导轨，可安装调节台或其他零件。调节台5，它通过螺钉螺母安装在连接板的导轨槽上，调节台用来保证气管4的位置和角度。气管4固定在调节台上，其尾部连接吸气装置6，气管4根据需要可设计成不同的形状，安装在工件的不同位置。本图中所示为大角度侧吹方式的连接，气管4的吸嘴应该对准光束3及其焦点位置。吸气装置6上有控制开关和调节吸力大小的按钮8。图2所示为侧吸气时，气管4与激光束，工件的相对位置示意图，气管4在此方式中做成弯曲的形状，方便焊接过程中大角度入射，气管4端部所指的位置和光束3的焦点重合，焊接方向为激光在前。气管4通过调节台固定，与吸气装置管道连接。侧吸气时，焊接方向与气嘴的位置可以在一个平面也可以不在一个平面内。如果气管4和焊接方向不在一个平面内的话，可以避免吸气时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光焊接焊缝孔洞控制方法，其特征在于，在激光焊接过程中，采用吸气的方式将匙孔内部的蒸汽吸走，保证匙孔的通畅。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王春明，陈志春，胡席远，王军，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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