一種激光焊接機(jī)的惰性氣體保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光焊接機(jī)的惰性氣體保護(hù)裝置，其中，所述激光焊接機(jī)包括激光焊接系統(tǒng)和惰性氣體供氣系統(tǒng)，所述激光焊接系統(tǒng)產(chǎn)生一激光光束通過(guò)焊接頭照射到焊接工件上對(duì)所述焊接工件進(jìn)行焊接，其中，所述惰性氣體保護(hù)裝置包括第一保護(hù)機(jī)構(gòu)和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)，所述第一保護(hù)機(jī)構(gòu)和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)位于所述焊接頭的相對(duì)兩側(cè)。本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)對(duì)稱的保護(hù)機(jī)構(gòu)向焊接區(qū)域噴射保護(hù)氣體，有效驅(qū)除焊接區(qū)域上方形成的光致等離子體，提高光能量與焊接工件的耦合。
【專利說(shuō)明】一種激光焊接機(jī)的惰性氣體保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種激光焊接機(jī)的惰性氣體保護(hù)裝置。【背景技術(shù)】
[0002]激光焊接是以高功率聚焦激光束為熱源，將激光束直接照射到材料表面，通過(guò)激光與材料相互作用，使材料熔融并連接，形成優(yōu)良焊接接頭的工藝過(guò)程。激光焊接可分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接，按其熱力學(xué)機(jī)制又可分為激光熱傳導(dǎo)焊接和激光深熔焊接(或稱激光深穿透焊接)。激光焊接的應(yīng)用始于1964年，但早期僅限于用小功率脈沖固體激光器進(jìn)行薄小零件的焊接。70年代以來(lái)，隨著千瓦級(jí)大功率CO2激光器的出現(xiàn)，激光深熔焊得到了迅速的發(fā)展。激光焊接的厚度已從零點(diǎn)幾毫米提高到50mm，已應(yīng)用于汽車、鋼鐵、航空、原子能、電氣電子等重要工業(yè)部門。目前在世界各國(guó)激光加工的應(yīng)用領(lǐng)域中，激光焊接的應(yīng)用僅次于激光切割，約占20.9%。
[0003]在激光焊接的過(guò)程中，焊接工件表面吸收大量的熱量而迅速融化并進(jìn)一步汽化，在焊接工件上方形成蒸汽云團(tuán)，蒸汽云團(tuán)在激光光束的入射路徑上，吸收熱量并電離，產(chǎn)生等離子體。光致等離子體形成后會(huì)通過(guò)逆韌致輻射吸收和折射對(duì)激光光束產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，影響光能量與焊接工件的耦合，導(dǎo)致大量的光能量損耗，從而影響焊接熔深的大小、氣孔的產(chǎn)生和焊縫的組織成份等。
[0004]目前通常采用噴射惰性氣體的方式吹除光致等離子體，噴射惰性氣體主要有側(cè)吹式和同軸式，側(cè)吹式由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)被廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的側(cè)吹式保護(hù)方式一般都是在焊接方向的前方設(shè)置一噴嘴，對(duì)焊接區(qū)域噴射惰性氣體，由于只通過(guò)一個(gè)方向噴射氣體，氣流方向單一，不能有效驅(qū)除焊接區(qū)域上方形成的光致等離子體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種激光焊接機(jī)的惰性氣體保護(hù)裝置，該保護(hù)裝置采用兩個(gè)對(duì)稱的保護(hù)機(jī)構(gòu)向焊接區(qū)域噴射保護(hù)氣體，有效驅(qū)除焊接區(qū)域上方形成的光致等離子體，提高光能量與焊接工件的耦合。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種激光焊接機(jī)的惰性氣體保護(hù)裝置，其中，所述激光焊接機(jī)包括激光焊接系統(tǒng)和惰性氣體供氣系統(tǒng)，所述激光焊接系統(tǒng)產(chǎn)生一激光光束通過(guò)焊接頭照射到焊接工件上對(duì)所述焊接工件進(jìn)行焊接，其中，所述惰性氣體保護(hù)裝置包括第一保護(hù)機(jī)構(gòu)和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)，所述第一保護(hù)機(jī)構(gòu)和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)位于所述焊接頭的相對(duì)兩側(cè)，其中，所述第一保護(hù)機(jī)構(gòu)包括第一支撐臂、第一噴氣通道和第一滑塊；所述第一支撐臂的一端連接到所述焊接頭的外壁，另一端為自由端；所述第一噴氣通道的一端為朝向焊接區(qū)域的噴嘴結(jié)構(gòu)，另一端與所述惰性氣體供氣系統(tǒng)的輸氣通道連接；第一噴氣通道與輸氣通道的連接處由所述第一滑塊連接到所述第一支撐臂上，并且所述第一滑塊可在第一支撐臂上滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)所述第一噴氣通道與所述焊接頭的距離；所述第二保護(hù)機(jī)構(gòu)包括第二支撐臂、第二噴氣通道和第二滑塊；所述第二支撐臂的一端連接到所述焊接頭的外壁，另一端為自由端；所述第二噴氣通道的一端為朝向焊接區(qū)域的噴嘴結(jié)構(gòu)，另一端與所述惰性氣體供氣系統(tǒng)的輸氣通道連接；第二噴氣通道與輸氣通道的連接處由所述第二滑塊連接到所述第二支撐臂上，并且所述第二滑塊可在第二支撐臂上滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)所述第二噴氣通道與所述焊接頭的距離。
[0007]優(yōu)選的，所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接頭之間的水平距離范圍是5?10mm。
[0008]優(yōu)選的，所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)距離所述焊接工件表面的高度為3?7mm。
[0009]優(yōu)選的，所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件的水平面形成的角度為30?50°。
[0010]優(yōu)選的，所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件的水平面形成的角度和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件的水平面形成的角度不相等。
[0011]優(yōu)選的，所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)噴射氣體的流速為10?20L/min。
[0012]優(yōu)選的，所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)噴射氣體的流速不相等。
[0013]優(yōu)選的，所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接頭之間的水平距離范圍是8_ ;所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)距離所述焊接工件表面的高度為5_ ;所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件的水平面形成的角度為45° ;所述第一噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道的噴嘴結(jié)構(gòu)噴射氣體的流速為13L/min。
[0014]優(yōu)選的,所述惰性氣體為氦氣、氬氣或氦氣與氬氣的混合氣體。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的惰性氣體保護(hù)裝置包括位于焊接頭相對(duì)兩側(cè)的第一保護(hù)機(jī)構(gòu)和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)，通過(guò)兩個(gè)對(duì)稱的保護(hù)機(jī)構(gòu)向焊接區(qū)域噴射保護(hù)氣體，有效驅(qū)除焊接區(qū)域上方形成的光致等離子體，提高光能量與焊接工件的耦合。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的惰性氣體保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:1.激光焊接系統(tǒng)，101.焊接頭，102.激光光束，2.惰性氣體供氣系統(tǒng)，201.輸氣通道，3.焊接工件，4.第一保護(hù)機(jī)構(gòu)，401.第一支撐臂，402.第一滑塊，403.第一噴氣通道，5.第二保護(hù)機(jī)構(gòu)，501.第二支撐臂，502.第二滑塊，503.第二噴氣通道。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0020]如圖1所示，本實(shí)施例提供的激光焊接機(jī)的惰性氣體保護(hù)裝置，其中，所述激光焊接機(jī)包括激光焊接系統(tǒng)I和惰性氣體供氣系統(tǒng)2，所述激光焊接系統(tǒng)I產(chǎn)生一激光光束102通過(guò)焊接頭101照射到焊接工件3上對(duì)所述焊接工件3進(jìn)行焊接，其中，所述惰性氣體保護(hù)裝置包括第一保護(hù)機(jī)構(gòu)4和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)5，所述第一保護(hù)機(jī)構(gòu)4和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)5位于所述焊接頭101的相對(duì)兩側(cè)，其中，
[0021]所述第一保護(hù)機(jī)構(gòu)4包括第一支撐臂401、第一噴氣通道403和第一滑塊402 ;所述第一支撐臂401的一端連接到所述焊接頭101的外壁，另一端為自由端；所述第一噴氣通道403的一端為朝向焊接區(qū)域的噴嘴結(jié)構(gòu)，另一端與所述惰性氣體供氣系統(tǒng)2的輸氣通道201連接；第一噴氣通道403與輸氣通道201的連接處由所述第一滑塊402連接到所述第一支撐臂401上，并且所述第一滑塊402可在第一支撐臂401上滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)所述第一噴氣通道403與所述焊接頭101的距離，達(dá)到調(diào)節(jié)所述第一噴氣通道403的噴嘴結(jié)構(gòu)與焊接區(qū)域之間的水平距離；
[0022]所述第二保護(hù)機(jī)構(gòu)5包括第二支撐臂501、第二噴氣通道503和第二滑塊502 ;所述第二支撐臂501的一端連接到所述焊接頭101的外壁，另一端為自由端；所述第二噴氣通道503的一端為朝向焊接區(qū)域的噴嘴結(jié)構(gòu)，另一端與所述惰性氣體供氣系統(tǒng)2的輸氣通道201連接；第二噴氣通道503與輸氣通道201的連接處由所述第二滑塊502連接到所述第二支撐臂501上，并且所述第二滑塊502可在第二支撐臂501上滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)所述第二噴氣通道503與所述焊接頭101的距離，達(dá)到調(diào)節(jié)所述第二噴氣通道503的噴嘴結(jié)構(gòu)與焊接區(qū)域之間的水平距離。
[0023]其中，所述第一噴氣通道403的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道503的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接頭101之間的水平距離范圍可以選擇是5?10mm，本實(shí)施例中該距離設(shè)置為8mm。
[0024]其中，所述第一噴氣通道403的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道503的噴嘴結(jié)構(gòu)距離所述焊接工件3表面的高度可以選擇為3?7_，本實(shí)施例中，該高度設(shè)置為5mm。
[0025]其中，所述第一噴氣通道403的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道503的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件3的水平面形成的角度可以選擇為30?50°，本實(shí)施例中，該角度設(shè)置為50° ;在另外的一些實(shí)施例中，所述第一噴氣通道403的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件3的水平面形成的角度和所述第二噴氣通道503的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件3的水平面形成的角度可以選擇為不相等。
[0026]其中，所述第一噴氣通道403的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道503的噴嘴結(jié)構(gòu)噴射氣體的流速可以選擇為10?20L/min，本實(shí)施例中，該流速設(shè)置為13L/min ;在另外的一些實(shí)施例中，兩個(gè)噴嘴結(jié)構(gòu)噴射的氣體的流速可以選擇為不相等。
[0027]其中，所述惰性氣體供氣系統(tǒng)供給惰性氣體可以選擇為氦氣、氬氣或氦氣與氬氣的混合氣體；本實(shí)施例中，該氣體選擇為氦氣與氬氣按體積比為1:1的混合氣體。
[0028]本發(fā)明的惰性氣體保護(hù)裝置包括位于焊接頭相對(duì)兩側(cè)的第一保護(hù)機(jī)構(gòu)和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)，通過(guò)兩個(gè)對(duì)稱的保護(hù)機(jī)構(gòu)向焊接區(qū)域噴射保護(hù)氣體，并結(jié)合設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)噴射角度和噴射距離，有效驅(qū)除焊接區(qū)域上方形成的光致等離子體，提高光能量與焊接工件的耦
口 ο
[0029]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種激光焊接機(jī)的惰性氣體保護(hù)裝置，所述激光焊接機(jī)包括激光焊接系統(tǒng)(1)和惰性氣體供氣系統(tǒng)(2)，所述激光焊接系統(tǒng)(I)產(chǎn)生一激光光束(102)通過(guò)焊接頭(101)照射到焊接工件(3)上對(duì)所述焊接工件(3)進(jìn)行焊接，其特征在于，所述惰性氣體保護(hù)裝置包括第一保護(hù)機(jī)構(gòu)(4)和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)(5)，所述第一保護(hù)機(jī)構(gòu)(4)和第二保護(hù)機(jī)構(gòu)(5)位于所述焊接頭(101)的相對(duì)兩側(cè)，其中， 所述第一保護(hù)機(jī)構(gòu)⑷包括第一支撐臂(401)、第一噴氣通道(403)和第一滑塊(402);所述第一支撐臂(401)的一端連接到所述焊接頭(101)的外壁，另一端為自由端；所述第一噴氣通道(403)的一端為朝向焊接區(qū)域的噴嘴結(jié)構(gòu)，另一端與所述惰性氣體供氣系統(tǒng)(2)的輸氣通道(201)連接；第一噴氣通道(403)與輸氣通道(201)的連接處由所述第一滑塊(402)連接到所述第一支撐臂(401)上，并且所述第一滑塊(402)可在第一支撐臂(401)上滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)所述第一噴氣通道(403)與所述焊接頭(101)的距離； 所述第二保護(hù)機(jī)構(gòu)(5)包括第二支撐臂(501)、第二噴氣通道(503)和第二滑塊(502);所述第二支撐臂(501)的一端連接到所述焊接頭(101)的外壁，另一端為自由端；所述第二噴氣通道(503)的一端為朝向焊接區(qū)域的噴嘴結(jié)構(gòu)，另一端與所述惰性氣體供氣系統(tǒng)(2)的輸氣通道(201)連接；第二噴氣通道(503)與輸氣通道(201)的連接處由所述第二滑塊(502)連接到所述第二支撐臂(501)上，并且所述第二滑塊(502)可在第二支撐臂(501)上滑動(dòng)，用于調(diào)節(jié)所述第二噴氣通道(503)與所述焊接頭(101)的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接頭(101)之間的水平距離范圍是 5 ~10mnin
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)距離所述焊接工件(3)表面的高度為3~7mm.
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件(3)的水平面形成的角度為30~50°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的惰性氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件(3)的水平面形成的角度和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件(3)的水平面形成的角度不相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)噴射氣體的流速為10~20L/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)噴射氣體的流速不相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接頭(101)之間的水平距離范圍是8mm;所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)距離所述焊接工件(3)表面的高度為5mm;所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)與所述焊接工件(3)的水平面形成的角度為45° ;所述第一噴氣通道(403)的噴嘴結(jié)構(gòu)和所述第二噴氣通道(503)的噴嘴結(jié)構(gòu)噴射氣體的流速為13L/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惰性氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述惰性氣體為氦氣、氬氣或氦氣與IS氣的混合氣 體。
【文檔編號(hào)】B23K26/14GK103464897SQ201310385103
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】宋仁國(guó), 徐一銘, 孔德軍, 陸海, 李海 申請(qǐng)人:張家港市恒運(yùn)新材料科技有限公司