带有接地接触器位置控制的电弧/激光混合焊接制造技术

使用激光束和电弧来产生焊缝的混合焊接工艺。电弧在连接于一个电流源的第１极的一个电极，与至少一个待焊接并经由与所述待焊接工件相接触的至少一个导电接地接触器连接于一个电流源的第２极的工件之间建立。为了得到有效的焊接，在接地接触器与该或一个待焊接工件之间在电弧在该（诸）待焊接工件上的冲击点的侧向和／或上游形成一个触点，并考虑焊接接头的形成方向，以便平衡作用在液态金属熔池上的感应电磁场伴生的力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及把激光束和电弧，例如等离子弧，组合起来的混合焊接工艺和混合焊接装置，并涉及它们在用于汽车工业的剪裁毛坯的焊接或管子的焊接中的应用。为了减少激光焊接工艺或电弧焊接工艺所具有的缺点，开发了组合或混合工艺，该工艺把一个或多个激光束与一个或多个电弧组合起来，特别是把激光束与电弧等离子焰流组合起来，并且称为等离子/激光焊接工艺或者更广义地称为电弧/激光工艺的焊接工艺。这种混合焊接工艺已经例如在文件EP-A-793558；EP-A-782489；EP-A-800434；US-A-5006688；US-A-5700989；EP-A-844042；T.P.Diebold和C.E.Albright的“铝合金5052的激光GTA焊接”，1984,18～24页；SU-A-1815085和US-A-4689466；R.P.Walduck和J.Biffin的“等离子弧增强激光焊接”，172～176页，1994；或J.Matsuda等的“厚中碳钢板的TIG或MIG电弧增强激光焊接”，31～34页，1988中描述。一般来说，电弧/激光焊接工艺是混合或组合焊接工艺，它把电弧焊接与激光束组合起来，以便在可能是或可能不是自耗的电极与待焊接工件之间产生电弧，并在电弧区也就是接近或在通过把待焊接在一起的零件边对边地接合起来而得到的接头面上聚焦强有力的激光束，特别是YAG型或CO2型激光束。这样一种混合工艺使得与单独的激光焊接或与单独的电弧焊接相比有可能显著提高焊接速度。此外，这样一种混合工艺使得有可能相当可观地加大焊接前工件的定位公差，因为单独的激光焊接由于激光束的聚焦点尺寸很小而需要待焊接零件的高定位精度。等离子/激光工艺，以及更广义地电弧/激光工艺的采用，需要采用一种焊头，该焊头使得有可能在一个小空间里把激光束及其聚焦装置与一个合适的焊接电极组合起来。在上述文件中描述了几种焊头，而且可以概括地指出，激光束和电弧或等离子焰流可以由一个和同一个焊头排出，也就是说它们经由同一个喷嘴离开，要不然经由两个分开的焊头，一个排出激光束而另一个排出电弧或等离子焰流，它们的效应在焊接区中组合起来。混合电弧/激光工艺特别适合于焊接用于汽车工业的剪裁毛坯，因为除了上述优点之外，它们使得有可能得到良好“润湿”并没有咬边的焊缝，正如在文件EP-A-782489和“激光加电弧等于强有力”，工业激光解决方案，1999年2月，20～30页中忆及的那样。这种焊接在于把一般由具有不同厚度的镀层或非镀层钢，例如电镀或镀锌钢板制成，或者由铝合金制成的两个板材或工件接合在一起。根据所用的焊接方法或焊前准备的不同，待焊接接头常规上特征在于每个待焊接工件的上平面之间的高度不同，于是造成产生“台阶”。然而，也可能遇到相反的情况，也就是剪裁毛坯型接头，其中上平面取齐但是它们的下平面不在同一高度，而且其中因而“台阶”位于该待焊接接头的相反侧。混合工艺还适合于许多类型的接头的焊接，例如角焊和搭焊，或适合于管子的纵向或缝焊，或适合于轴对称工件，特别是大体上圆筒形工件的对焊。然而，目前产生一个问题，也就是以下事实，即从工业的观点已经发现在已经用这种公知的混合电弧/激光工艺产生的焊缝上经常出现缺陷，所述的焊缝具有不规则因而不满意的外观。此一缺陷已经拍照并示于附附图说明图1和2，图中可以看到用常规的混合焊接工艺得到的焊接接头的端部(图1中划圈的区域和图2中放大的区域)有一个长度从几厘米到几十厘米的比较长的缺陷。在此一场合，焊缝靠具有3.5kW功率的激光和160A/30V等离子弧以7m/min的焊接速度在不锈钢装置中夹持在一起的电镀钢板上产生。于是，本专利技术的一个目的在于，提供一种能够避免此一焊接缺陷的改进的混合电弧/激光焊接工艺来解决此一问题。因而本专利技术提供的解决方案是一种混合焊接工艺，连同一种混合焊接装置和此一工艺或此一装置在用于各种目的的工件的焊接中的应用，特别是剪裁毛坯之类用于汽车工业的工件，或用于飞机隔间或结构的部件，其中尺寸要求采用具有十分不同的厚度的焊接工件，要不然在金属带的两个纵向边缘在它们被弄成彼此接触(形成O形)之后为了由其制成焊接管的纵向焊接中的应用，其焊接接头平行于该管子的轴线取向或者在管子的斜缝或螺旋缝焊接的场合倾斜于所述轴线取向。更确切地说，本专利技术涉及用来通过使用至少一个激光束和至少一个电弧产生至少一个焊缝来焊接一个或多个待焊接或待装配金属工件的工艺，所述电弧在连接于至少一个电流源的至少第1极的至少一个电极，与至少一个待焊接并经由与所述待焊接工件相接触的至少一个导电接地接触器连接于至少一个电流源的至少第2极的工件之间击穿，其特征在于，在至少一个接地接触器与该(诸)待焊接工件之间在考虑焊接接头的形成方向时在电弧在该(诸)待焊接工件上的冲击点的侧向和/或上游形成至少一个触点。在本专利技术的行文中，“上游”一词是指相对于垂直于焊接速度向量并通过所述电弧的冲击点的平面位于正在产生的焊缝的已经焊接侧的位置。在本专利技术的行文中，“接地接触器”一词是指一种使得有可能闭合从焊接发电机的第1极经由难熔电极(在等离子或TIG焊接的场合)或自耗电极(在MIG/MAG焊接的场合)，电弧和被装配工件到发动机的第2极的电路的装置。因而这是一种保证与被装配工件有电触点并且经由动力电缆连接到该(诸)焊接发电机的第2极的装置。根据另一个方面，用来通过使用至少一个激光束和至少一个电弧产生至少一个焊缝来焊接至少两个待装配金属工件的工艺，所述电弧在连接于至少一个电流源的至少第1极的至少一个电极，与至少一个待焊接并经由与所述待焊接工件相接触的至少一个导电接地接触器连接于至少一个电流源的至少第2极的所述工件之间击穿，其特征在于，在至少第1接地接触器与一个待焊接工件之间在考虑焊接接头的形成方向时在电弧在待焊接工件上的冲击点的侧向和/或上游形成至少第1触点，在至少第2接地接触器与另一个待焊接工件之间在考虑焊接接头的形成方向时在电弧在待焊接工件上的冲击点的侧向和/或上游形成至少第2触点，所述第1和第2触点相对于所述工件的接合部产生的焊缝的纵向轴线是对称的。根据另一个方面，用来通过使用至少一个激光束和至少一个电弧产生至少一个焊缝来焊接一个或多个待焊接或待装配金属工件的工艺，所述电弧在连接于至少一个电流源的至少第1极的至少一个电极，与至少一个待焊接并经由与所述待焊接工件相接触的至少一个导电接地接触器连接于至少一个电流源的至少第2极的工件之间击穿，其特征在于，在该(诸)待焊接工件中的电流线的形状和/或流动在电弧在所述(诸)工件上的冲击点与所述至少一个与所述待焊接工件相接触的导电接地接触器之间被控制，以便当所述电流线穿过所述液态金属熔池时平衡作用在通过熔化待装配的所述(诸)工件的边缘而得到的并在冷却和固化之后构成焊接接头的液态金属熔池上的感应电磁场伴生的力。根据情况，本专利技术的工艺可以包括一个或多个以下特征-隔开通过接地接触器与待焊接工件的接触点并垂直于焊缝的纵向轴线的接地平面，与通过电弧在所述待焊接工件上的冲击点并垂直于焊缝的纵向轴线的电弧平面的距离在0mm与300mm之间，最好是在1mm与200mm之间；-各与至少一个接地接触器相接触的两个工件焊接在一起，所述接地接触器电气上彼此绝缘；-在至少两个接地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来通过使用至少一个激光束和至少一个电弧产生至少一个焊缝来焊接一个或多个待焊接或待装配金属工件的工艺，所述电弧在连接于至少一个电流源的至少第１极的至少一个电极，与至少一个待焊接并经由与所述待焊接工件相接触的至少一个导电接地接触器连接于至少一个电流源的至少第２极的工件之间击穿，其特征在于，在至少一个接地接触器与该（诸）待焊接工件之间在考虑焊接接头的形成方向时在电弧在该（诸）待焊接工件上的冲击点的侧向和／或上游形成至少一个触点。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菲利帕勒弗拜瑞，琼梅瑞尔福泰恩，克里斯蒂贝奈特，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公，法国气焊公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]