專利名稱：一種磁場輔助激光焊接裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于激光材料加工技術領域，具體地說，涉及一種用于激光焊接的裝置。
背景技術：
激光焊接是一種高效的材料加工方法，已逐步被工業(yè)界所接受并越來越普遍的應用。
激光焊接本身具有諸多的優(yōu)點。激光焊接由于激光具有優(yōu)良的聚焦性，能量高度集中，可以使用最少的能量作用于最小的區(qū)域，且作用時間大大縮短，即加工速度大大提高，從而得到極其細小的焊縫組織，近縫區(qū)的的熱影響也最小，保證了焊接接頭的良好性能，并且焊接結構的變形最小。
與其它焊接方法相比，激光焊接由于光致等離子體的和焊接小孔及熔池的震蕩，特別是鋁合金的激光焊接，經(jīng)常遇到焊接過程不穩(wěn)定及由此形成的各種焊接缺陷，例如焊接深度起伏變化、工藝孔洞形成等等。因此通過各種途徑進一步提高激光焊接的效率，改善焊接過程的穩(wěn)定性和提高焊縫質(zhì)量成為各國學術界和工業(yè)界長期的追求目標。
目前，在激光焊接中通過外加磁場可以影響熔池的流動條件，穩(wěn)定焊接過程，提高焊接速度和焊接質(zhì)量。同時磁場對光致等離子體的形態(tài)和穩(wěn)定性也有一定的影響，并可小幅度的提高焊縫的熔深。
在激光焊接中施加的外加磁場，多是利用電磁鐵或是永久磁體的磁場。電磁鐵施加磁場，磁場強度小、且電磁鐵耗能、結構復雜，安裝不便。永久磁體是由兩塊磁極分別置于焊縫的兩側，在激光焊接中直接靠近焊熔池和光致使等離子體，在高溫的工作狀態(tài)下消磁，因此永久磁體只可短時間使用。由于上述的原因嚴重影響了，磁控技術在激光焊接中的應用。
本發(fā)明的目的就是針對上述兩種施加磁場裝置之不足，設計一種激光焊接用磁體輔助裝置。該裝置可以提供較強的磁場，結構簡單，安裝、使用方便，不易消磁。且可安裝在焊接聚焦頭上隨焊接頭同時移動并作用于加工區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磁場輔助激光焊接裝置，該機構能夠提供所需強度的磁場，改善焊接質(zhì)量。
一種磁場輔助激光焊接裝置，其特征在于包括永磁體10、12、純鐵7、11和圓筒形外套13三部分。純鐵a7、純鐵b11對稱緊密分布于圓筒形外套13內(nèi)側，純鐵a7、b11下端伸出靠近并保持(5～25mm)的距離；永磁體10、12緊密分布于純鐵a7、b11之間，同名磁極同向分布，與純鐵a7、純鐵b11共同構成圓筒結構。圓筒形外套13采用低磁導率材料制成。本發(fā)明各部件之間均采用常規(guī)方法進行連接，該磁場輔助激光焊接裝置采用常規(guī)方法安裝于焊接聚焦頭3上。
本發(fā)明所述的永磁體10、12，其特征在于永磁體10、12同向分布，可以分別由1、2、3、4塊小的永磁體構成，小永磁體的N、S兩極首尾相連。
本發(fā)明所述純鐵7、11，其特征在于純鐵a7、b11下端可采用鉗口形式。
本發(fā)明所述的圓筒形外套13，其特征在于圓筒形外套13可以由低磁導率的奧氏體不銹鋼材料做成。
本發(fā)明所述的磁場輔助激光焊接裝置通過螺栓安裝于焊接聚焦頭3上。
本發(fā)明結構簡單，便于加工，安裝方便?？梢苑€(wěn)定激光焊接過程，提高焊接質(zhì)量。將對激光焊接技術在工業(yè)中的廣泛應用起到促進作用。
本發(fā)明的工作原理如下永磁體10，12各由3塊小的永磁體組成，小磁體的N、S兩極首尾相連構成兩個大的磁源，永磁體10，12的同名磁極方向一致的對稱分布在純鐵a7、b11，的兩側，與純鐵a7、b11，一起形成并聯(lián)的磁路。純鐵a7、b11，的磁導率非常高(圓筒形外套13有著非常低的磁導率可以忽略)，磁通將通過純鐵a7、b11，導出。純鐵a7、b11，末端伸出橫截面積縮小并靠近，形成小面積磁缺。永磁體10、12具有很大的磁勢，在磁缺中產(chǎn)生很大的磁感應強度，方向與激光通道近乎平行。在激光通道方向上短距離范圍內(nèi)磁感應強度的大小會有一定的變化，提供了可選擇強度的磁場。，而且由于永磁體10、12通過純鐵a7、b11將磁通導向激光的加工區(qū)域9，本身遠離高溫的焊熔池5和光致使等離子體6，不會發(fā)生高溫消磁，獲得的穩(wěn)定的磁場。


圖1本發(fā)明安裝示意圖1；圖2本發(fā)明磁場輔助激光焊接裝置結構示意中1被焊接材料，2激光束，3焊接聚焦頭，4磁體輔助裝置，5光致等離子體，6焊接熔池，7純鐵a，8，激光束通道，9加工區(qū)域，10、12永磁體，11純鐵b，13，圓筒形外套。A激光入射方向。
具體實施例方式
參見附圖1，由slabCO2激光器(ROFIN DC035)產(chǎn)生的激光束從方向A入射，過焊接聚焦頭7反射后，經(jīng)過磁體輔助裝置中間的光束通道8的入射到加工區(qū)域9，直接作用到被焊接材料1。
磁體輔助裝置有一個直徑為30mm的光束通道8，保證激光焊接時激光光束通過。永磁體10，12的六塊永磁體的沖磁方向保證磁強從純鐵a7、b11中導出，并且使永磁體10、12遠離高溫加工區(qū)域9避免消磁，在純鐵a7、b11之間的加工區(qū)域9產(chǎn)生一定磁場，該磁場區(qū)域焊接過程中能夠?qū)⒑附尤鄢?和焊接產(chǎn)生的光致等離子體5包含在內(nèi)，保證熔池6和光致等離子體5總是存在一定的磁場強度，并且在激光光束的入射到被焊接材料的方向上的，磁場強度在激光束方向上短距離范圍內(nèi)有一定的變化0.2～1.1T。，改變純鐵a7、b11，末端與被焊接材料1的相對位置，由于被焊接材料1在磁場的位置不同選定所需要的磁場強度。
權利要求
1.一種磁場輔助激光焊接裝置，其特征在于包括永磁體(10、12)、純鐵(7、11)和圓筒形外套(13)三部分；純鐵a(7)、純鐵b(11)對稱緊密分布于圓筒形外套(13)內(nèi)側，純鐵a(7)、b(11)下端伸出靠近并保持5～25mm的距離；永磁體(10、12)緊密分布于純鐵a(7)、b(11)之間，同名磁極同向分布，與純鐵a(7)、純鐵b(11)共同構成圓筒結構；圓筒形外套(13)采用低磁導率材料制成；本發(fā)明各部件之間均采用常規(guī)方法進行連接，該磁場輔助激光焊接裝置采用常規(guī)方法安裝于焊接聚焦頭(3)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種磁場輔助激光焊接裝置，其中永磁體(10、12)同向分布，可以分別由1、2、3、4塊小的永磁體構成，小永磁體的N、S兩極首尾相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種磁場輔助激光焊接裝置，其中純鐵a(7)、b(11)下端可以采用鉗口形式。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種磁場輔助激光焊接裝置，其中所述的圓筒形外套(13)，其特征在于圓筒形外套(13)可以由低磁導率的奧氏體不銹鋼材料做成。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種磁場輔助激光焊接裝置，該磁場輔助激光焊接裝置采用螺栓安裝于焊接聚焦頭(3)上。
全文摘要
一種磁場輔助激光焊接裝置屬激光材料加工技術領域。在激光焊接中施加的外加磁場，多是利用電磁鐵或永久磁體，電磁鐵施加磁場，磁場強度小、耗能結構復雜，安裝不便。永久磁體在高溫的工作狀態(tài)下消磁，只可短時間使用。本發(fā)明特征在于包括永磁體(10、12)、純鐵(7、11)和圓筒形外套(13)三部分；純鐵對稱緊密分布于圓筒形外套(13)內(nèi)側，下端伸出靠近并保持5～25mm的距離；永磁體(10、12)緊密分布于純鐵(7、11)之間，同名磁極同向分布，與純鐵共同構成圓筒結構；圓筒形外套(13)采用低磁導率材料制成；該裝置安裝于焊接聚焦頭上。該裝置可提供較強的磁場，結構簡單，安裝使用方便，不易消磁，可移動并作用于加工區(qū)域。
文檔編號B23K26/20GK1621192SQ20041010155
公開日2005年6月1日 申請日期2004年12月23日 優(yōu)先權日2004年12月23日
發(fā)明者肖榮詩, 金培有, 汪輝松 申請人:北京工業(yè)大學