專利名稱：一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于各種激光焊接的技術(shù)領(lǐng)域，可以對汽車板、船用甲板、飛機(jī)甲板、冷熱軋板、精密機(jī)械零件板、航空航天專用鈦合金板材進(jìn)行激光拼焊的夾具與工裝設(shè)計(jì)的一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具。
背景技術(shù)：
[0002]激光焊接過程中由于其激光的空間高度相干性，其在焊縫處聚焦的作用點(diǎn)極小，很容易穿過工件間隙，使焊接過程無法進(jìn)行。激光焊接屬于精密加工，因此對于激光焊接工件的夾具設(shè)計(jì)尤為重要，傳統(tǒng)激光焊接夾具采用兩次固定法，一次為上下對中固定，一次為左右對中固定，采用液壓或氣動固定，兩次定位過程互相影響使得調(diào)節(jié)很繁復(fù)不易調(diào)準(zhǔn)，激光焊接拼焊夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)龐大且復(fù)雜。此外目前我國開展激光焊接應(yīng)用工藝僅注意對激光焊縫正面的保護(hù)，而忽略對于全焊透型焊縫的背面保護(hù)，對于一些特殊合金材料(鈦合金)，其在焊透的情況下，焊縫背面金屬易于空氣的中氧、氫、水分等物質(zhì)相互反應(yīng)，生成其它物質(zhì)，從而導(dǎo)致焊縫冶金缺陷，并嚴(yán)重影響最終焊縫的力學(xué)性能，使激光焊接工藝失效。所以對于全焊透型的激光焊接工藝必須對其焊縫背面也采取惰性氣體保護(hù)。發(fā)明內(nèi)容[0003]針對以上不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具，該夾具可簡單有效的滿足激光焊接對焊件精密的工裝要求，同時(shí)還可以對全焊透型焊縫背面提供冶金惰性氣體氛圍保護(hù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸大小變換多樣，適應(yīng)不同板材，裝配精度高等優(yōu)點(diǎn)。可以廣泛用于汽車板、船用甲板、飛機(jī)甲板、冷熱軋板、精密機(jī)械零件板、特殊航空航天專用板材等各種工業(yè)制造領(lǐng)域的激光焊接工裝要求。[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種具有背保護(hù)氣的激光焊接夾具，包括固定底板、左定位板和右定位板，待焊接平板工件對稱放置并固定在底板上，左右定位板放置在其上并用定位銷與固定底板固定，其特征在于:所述的固定底板的中心開有一保護(hù)氣通孔槽，待焊接平板工件對接在其槽上進(jìn)行激光焊接，通氣嘴設(shè)在保護(hù)氣通孔槽內(nèi)，通氣嘴中通入惰性保護(hù)氣體，對焊縫背面進(jìn)行保護(hù)。[0005]所述的左右斜面定位板的一側(cè)分別設(shè)有斜面，斜面中開有定位孔，定位銷穿過定位孔和平板工件將定位板與固定底板定位固定。[0006]所述的左 右斜面定位板的斜面角度Φ值范圍為15° 75。[0007]所述的激光焊接的接頭為對接拼焊或搭接焊接，焊縫為焊透型，熔深與焊接板材厚度比值范圍為0.5 I。[0008]所述保護(hù)氣通孔槽可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。[0009]所述的激光焊接的光源包括半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、碟片激光器、全固態(tài)激光器、燈泵固體激光器、二氧化碳激光器，以及以上各種激光與其它熱源的復(fù)合激光焊接。[0010]本實(shí)用新型，由于焊縫正反都有保護(hù)，可以對焊接板材正反雙面焊接采用分解力學(xué)的斜面固定結(jié)構(gòu)，使得激光焊接工裝結(jié)構(gòu)大為簡化，并采用化整為零的分段背保護(hù)焊縫功能，靈活適用不同長度的焊縫，雙面保護(hù)激光焊縫，使得激光焊接材料領(lǐng)域得以拓展，激光器加工能力得到深入開發(fā)。該夾具可簡單有效的滿足激光焊接對焊件精密的工裝要求，同時(shí)還可以對全焊透型焊縫背面提供冶金惰性氣體氛圍保護(hù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸大小變換多樣，適應(yīng)不同板材，裝配精度高等優(yōu)點(diǎn)?？梢詮V泛用于汽車板、船用甲板、飛機(jī)甲板、冷熱軋板、精密機(jī)械零件板、特殊航空航天專用板材等各種工業(yè)制造領(lǐng)域的激光焊接工裝要求。


[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖2是圖1的剖視圖。[0013]圖3是左右斜面定位板斜面角度力學(xué)分解示意圖。[0014]圖4是保護(hù)氣通孔槽截面圖。
具體實(shí)施方式
[0015]由圖1知，一種具有背保護(hù)氣的激光焊接夾具，包括固定底板1、左定位板5和右定位板4，左右定位板4、5分別設(shè)置在固定底板I的上方并用定位銷6固定，固定底板I的中心開有一保護(hù)氣通孔槽2，待焊接平板工件7在其槽上進(jìn)行激光焊接，通氣嘴3設(shè)在保護(hù)氣通孔槽2內(nèi)，通氣嘴3中通入惰性保護(hù)氣體，對焊縫背面進(jìn)行保護(hù)。[0016]由圖2知，是圖1的剖視圖。待焊接的兩塊平板工件7對稱放置在固定底板I的中心，左右斜面定位板4、5的兩側(cè)分別設(shè)有斜面，斜面中開有定位孔，定位銷6穿過定位孔和平板工件7將左右斜面定位板4、5與固定底板I定位固定。定位銷6與固定底板I可以是螺紋連接，或是液壓接觸連接。保護(hù)氣通孔槽2在固定底板I的中心、焊縫正下方與通氣嘴3相連，焊接接頭為激光對接拼焊和搭接焊接頭，焊縫為焊透型，焊接過程中輸出惰性保護(hù)氣體保護(hù)全焊透型焊縫背面。激光焊縫全焊透時(shí)，會有部分激光和熱量輻射傳遞到焊縫正下方的保護(hù)氣通孔槽2，為讓該類型裝置安全使用，保護(hù)氣通孔槽2采用對激光有高反射率、且具有高熱導(dǎo)系數(shù)的金屬材料，確保裝置的長期穩(wěn)定使用。對于焊透型焊縫，焊縫熔深與焊接板材厚度比值范圍為0.5 1，擴(kuò)大了激光最大焊接熔深。[0017]由圖3知，是左右斜面定位板斜面角度力學(xué)分解示意圖。左右斜面定位板4、5的斜面角度Φ值范圍為15° 75°。斜面角度Φ根據(jù)實(shí)際的焊接材料屬性和尺寸厚度，以及焊接的效果來確定需要多大斜面角度Φ而最終確定。定位銷6固定焊接材料即兩塊平板工件7，定位銷6與定位板斜面的作用垂直向下，產(chǎn)生作用力F，根據(jù)力學(xué)作用分解原理，可以將定位銷6產(chǎn)生的作用力分解為對焊接板材向下壓緊的力FcosO，和指向焊接板材焊縫中心的水平作用力Fsincl^其中向下壓緊力FcosO將焊接板材定位在固定底板I上，保證焊接板材的上下水平對齊，水平作用力FsinO將平板工件向焊縫中心對中靠攏，保證焊縫左右對齊，使焊縫間隙減至最小，達(dá)到激光焊接的工裝要求，實(shí)現(xiàn)激光焊接對焊接工裝的精密要求。[0018]由圖4知，是保護(hù)氣通孔槽截面圖。保護(hù)氣通孔槽2可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)，多個(gè)組合使用保護(hù)氣通孔槽2適合于長焊縫，單個(gè)的適合于短焊縫，以對應(yīng)不同的焊縫長度要求。既滿足焊接功能的要求，降低對保護(hù)氣通孔槽2的機(jī)械加工難度，還可以節(jié)約惰性氣體資源。[0019]本實(shí)用新型，對于焊接材料對空氣中氧、氫、氮、水等成分元素敏感的金屬和非金屬材料都能適用。對于不同長度的焊縫，在短焊縫和長焊縫交替工作中，可靈活單個(gè)使用或多個(gè)組合使用保護(hù)氣通孔槽，可確保長焊縫背保護(hù)得的全覆蓋，短焊縫時(shí)不浪費(fèi)寶貴的惰性氣體資源。本實(shí)用新型可用于熔焊和深熔焊，使用到的焊接光源包括半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、碟片激光器、全固態(tài)激光器、燈泵固體激光器、二氧化碳激光器，以及以上各種激光與其它熱源的復(fù)合激光焊接。
權(quán)利要求1.一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具，包括固定底板(I)、左定位板(5)和右定位板(4)，左右定位板(4、5)放置在其上并用定位銷(6)與固定底板(I)固定，其特征在于:所述的固定底板(I)的中心開有一保護(hù)氣通孔槽(2)，待焊接平板工件(7)對接在其槽上并激光焊接，通氣嘴(3)設(shè)在保護(hù)氣通孔槽(2)內(nèi)，通氣嘴(3)中通入惰性保護(hù)氣體，對焊縫背面進(jìn)行保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具，其特征在于:所述的左右斜面定位板(4、5)的一側(cè)分別設(shè)有斜面,斜面中開有定位孔,定位銷(6)穿過定位孔和平板工件將定位板與固定底板定位固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具，其特征在于:所述的激光焊接的接頭為對接拼焊或搭接焊接，焊縫為焊透型，熔深與焊接板材厚度比值范圍為0.5 I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具，其特征在于:所述的左右斜面定位板(4、5)的斜面角度Φ值范圍為15° 75°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具，其特征在于:所述的保護(hù)氣通孔槽(2)可以是一個(gè)，也 可以是多個(gè)。
專利摘要一種具有背保護(hù)功能的激光焊接夾具，包括固定底板(1)、左定位板(5)和右定位板(4)，左右定位板(4、5)放置在其上并用螺釘與固定底板(1)固定，其特征在于所述的固定底板(1)的中心開有一保護(hù)氣通孔槽(2)，待焊接平板工件(7)對接在其槽上并激光焊接，通氣嘴(3)設(shè)在保護(hù)氣通孔槽(2)內(nèi)，通氣嘴(3)中通入惰性保護(hù)氣體，對焊縫背面進(jìn)行保護(hù)。本實(shí)用新型由于焊縫正反面都有保護(hù)，可以對焊接板材正反雙面焊接，采用分解力學(xué)的斜面固定結(jié)構(gòu)，使得激光焊接工裝結(jié)構(gòu)大為簡化，并采用化整為零的分段背保護(hù)焊縫功能，靈活適用不同長度的焊縫，雙面保護(hù)激光焊縫，使得激光焊接材料領(lǐng)域得以拓展，激光器加工能力得到深入開發(fā)。
文檔編號B23K26/42GK203076794SQ20122010673
公開日2013年7月24日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者李達(dá), 林培晨, 林學(xué)春, 王凱 申請人:江蘇中科四象激光科技有限公司