一種鈦合金壁板與筋條t型接頭雙光束激光同步焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光加工方法，具體地說是一種鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空產(chǎn)品中，大量鈑金結(jié)構(gòu)件材料采用了鈦合金材料，依靠傳統(tǒng)焊接方法焊接鈦合金不僅焊接質(zhì)量難以保證而且效率低，尤其在焊接大尺寸的結(jié)構(gòu)件時(shí)，焊接質(zhì)量更是難以保證。因此鈦合金結(jié)構(gòu)件的焊接技術(shù)成為亟待解決的關(guān)鍵問題。
[0003]目前，還沒有針對整體壁板T型接頭激光焊接的成熟裝備和工藝，一直采用普通的鉚接或電阻穿透焊接，不能滿足機(jī)身高強(qiáng)度、超機(jī)動(dòng)性及優(yōu)異隱身性能的設(shè)計(jì)需要?，F(xiàn)有的很多的激光焊接設(shè)備主要是針對集激光焊接、熔覆和復(fù)合焊接的激光通用平臺(tái)，它們不是針對長尺寸整體薄板T型接頭焊接的專門設(shè)備，致使該問題一直沒有徹底得到有效解決。因此成功解決T型接頭單面雙側(cè)焊接，進(jìn)而保證T型接頭的雙面成型，對整體變形量控制和隱身性能的提高起到不可替代的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法,鈦合金壁板通過定位支撐座固定于移動(dòng)工作臺(tái)上，筋條垂直放置于鈦合金壁板上、并通過工裝夾具壓緊筋條，所述筋條與鈦合金壁板形成T型接頭，所述T型接頭兩側(cè)通過第一激光焊接裝置和第二激光焊接裝置進(jìn)行同步施焊。
[0007]所述第一激光焊接裝置與第一機(jī)器人連接，所述第二激光焊接裝置與第二機(jī)器人連接。
[0008]第一激光焊接裝置和第二激光焊接裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括激光焊接頭、送絲管路及保護(hù)裝置，沿焊接方向，所述送絲管路和保護(hù)裝置分別設(shè)置于激光焊接頭的前面和后面，所述激光焊接頭與機(jī)器人的執(zhí)行端連接、并通過光纖與激光器連接，所述送絲管路與安裝在機(jī)器人負(fù)載軸上的送絲機(jī)連接。
[0009]所述保護(hù)裝置包括焊接保護(hù)氣嘴和保護(hù)氣托罩，所述焊接保護(hù)氣嘴與激光焊接頭同軸吹保護(hù)氣，所述保護(hù)氣托罩設(shè)置于焊接保護(hù)氣嘴端部、并沿焊接方向布置，所述保護(hù)氣托罩為中空結(jié)構(gòu)、并下方布設(shè)有多個(gè)噴孔。
[0010]所述送絲管路在激光焊接頭前填絲，所述激光焊接頭進(jìn)行焊接，并在焊接區(qū)兩側(cè)通過焊接保護(hù)氣進(jìn)行同步施焊。焊接的軌跡采用人工示教對點(diǎn)的方式進(jìn)行。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
[0012]1.本發(fā)明采用兩束激光從T型接頭的兩側(cè)同時(shí)施焊，提高了焊接效率，達(dá)到了一次成型的目的。
[0013]2.本發(fā)明中兩束激光形成的熔池合二為一，同時(shí)冷卻收縮，有利于應(yīng)力和變形的控制，保證了焊接質(zhì)量。
[0014]3.本發(fā)明中送絲管路在激光焊接頭前自動(dòng)填絲，保護(hù)氣裝置在激光焊接頭后釋放焊接保護(hù)氣的位置關(guān)系，更好的保證焊縫成型質(zhì)量。
[0015]4.本發(fā)明中焊接保護(hù)氣裝置采用具有同軸吹保護(hù)氣的焊接保護(hù)氣嘴配焊接保護(hù)氣托罩的保護(hù)方式，在焊接表面最大限度上覆蓋焊接保護(hù)氣，保證焊接保護(hù)氣流暢性。
[0016]5.本發(fā)明中采用填絲焊接，更好的改善焊縫的成型性能及滿足激光焊接對T型接頭裝配的要求。
[0017]6.本發(fā)明中采用IPG公司生產(chǎn)的光纖激光器，高度集成的全光纖設(shè)計(jì)，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)方便，電光轉(zhuǎn)換效率高。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的原理示意圖；
[0019]圖2為激光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為T型焊接件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中:1為移動(dòng)工作臺(tái)，2定為支撐座，3為T型焊接件，301為壁板，302為筋條，4為工裝夾具，5為機(jī)器人外部軸，6為第一機(jī)器人，6’為第二機(jī)器人，7為第一送絲機(jī)，7’為第二送絲機(jī)，8為第一激光焊接裝置，8’為第二激光焊接裝置，801為激光焊接頭，802為送絲管路，803為保護(hù)氣裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0023]如圖1、圖3所示，本發(fā)明一種鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法:鈦合金壁板301通過定位支撐座2固定于移動(dòng)工作臺(tái)I上，筋條302垂直放置于鈦合金壁板301上、并通過工裝夾具4壓緊筋條302，所述筋條302與鈦合金壁板301形成T型接頭。第一送絲機(jī)7和第一激光焊接裝置8固定于第一機(jī)器人6上，第二送絲機(jī)7’和第二激光焊接裝置8，固定于第二機(jī)器人6’上，第一機(jī)器人6和第二機(jī)器人6’依附于機(jī)器人外部軸5上。所述T型接頭兩側(cè)通過第一激光焊接裝置8和第二激光焊接裝置8，進(jìn)行同步施焊，形成T形焊接件3。
[0024]如圖2所示，第一激光焊接裝置8和第二激光焊接裝置8，結(jié)構(gòu)相同，均包括激光焊接頭801、送絲管路802及保護(hù)裝置803，沿焊接方向，所述送絲管路802和保護(hù)裝置803分別設(shè)置于激光焊接頭801的前面和后面，所述激光焊接頭801與機(jī)器人的執(zhí)行端連接、并通過光纖與激光器連接，所述送絲管路802與安裝在機(jī)器人負(fù)載軸上的送絲機(jī)連接。所述保護(hù)裝置803包括焊接保護(hù)氣嘴和保護(hù)氣托罩，所述焊接保護(hù)氣嘴與激光焊接頭801同軸吹保護(hù)氣，所述保護(hù)氣托罩設(shè)置于焊接保護(hù)氣嘴端部、并沿焊接方向布置，所述保護(hù)氣托罩為中空結(jié)構(gòu)、并下方布設(shè)有多個(gè)噴孔。
[0025]在焊接過程中，送絲機(jī)通過送絲管路802在激光焊接頭801前自動(dòng)填絲，保護(hù)氣裝置803在激光焊接頭801后釋放焊接保護(hù)氣。焊接的軌跡采用人工示教對點(diǎn)的方式進(jìn)行。
[0026]本發(fā)明的工作過程是:
[0027]人工將長尺寸整體鈦合金壁板301通過定位支撐座2固定于移動(dòng)工作臺(tái)I上，移動(dòng)工作臺(tái)I到達(dá)指定位置，人工再將筋條302垂直放入鈦合金壁板301上，用工裝夾具4壓緊。機(jī)器人末端(執(zhí)行端)連接激光焊接裝置8，沿焊接方向，激光焊接裝置8上位置關(guān)系依次是送絲管路802在前，激光焊接頭801居中，保護(hù)氣裝置803最后。激光焊接頭801同時(shí)通過光纖連接激光器，所述送絲機(jī)安裝在機(jī)器人的負(fù)載軸上。所述的焊接保護(hù)裝置803采用具有同軸吹保護(hù)氣的焊接保護(hù)氣嘴配焊接保護(hù)氣托罩的保護(hù)方式。將激光焊接頭801對準(zhǔn)T型接頭兩側(cè)，找到既使得激光裝置不干涉鈦合金壁板301和已焊接筋條302，又可以使焊接角度適當(dāng)?shù)淖罴盐恢谩＜す夂附友b置8連接在機(jī)器人上，機(jī)器人依附于機(jī)器人外部軸5，使得激光焊接裝置8在焊接(X軸)方向完成焊接。
[0028]本發(fā)明中采用的激光焊接頭是購置于美國Lasermech，型號(hào)為FDH0264的拋物聚焦光纖激光焊接頭，送絲機(jī)選自奧福尼斯(上海)貿(mào)易有限公司，型號(hào)為KD7000wire feedunite
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法，其特征在于:鈦合金壁板(301)通過定位支撐座(2)固定于移動(dòng)工作臺(tái)(I)上，筋條(302)垂直放置于鈦合金壁板(301)上、并通過工裝夾具(4)壓緊筋條(302)，所述筋條(302)與鈦合金壁板(301)形成T型接頭，所述T型接頭兩側(cè)通過第一激光焊接裝置(8)和第二激光焊接裝置(8’)進(jìn)行同步施焊。
2.按權(quán)利要求1所述的鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法，其特征在于:所述第一激光焊接裝置(8)與第一機(jī)器人(6)連接，所述第二激光焊接裝置(8’)與第二機(jī)器人出’)連接。
3.按權(quán)利要求2所述的鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法，其特征在于:第一激光焊接裝置(8)和第二激光焊接裝置(8’ )結(jié)構(gòu)相同，均包括激光焊接頭(801)、送絲管路(802)及保護(hù)裝置(803)，沿焊接方向，所述送絲管路(802)和保護(hù)裝置(803)分別設(shè)置于激光焊接頭(801)的前面和后面，所述激光焊接頭(801)與機(jī)器人的執(zhí)行端連接、并通過光纖與激光器連接，所述送絲管路(802)與安裝在機(jī)器人負(fù)載軸上的送絲機(jī)連接。
4.按權(quán)利要求3所述的鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法，其特征在于:所述保護(hù)裝置(803)包括焊接保護(hù)氣嘴和保護(hù)氣托罩，所述焊接保護(hù)氣嘴與激光焊接頭(801)同軸吹保護(hù)氣，所述保護(hù)氣托罩設(shè)置于焊接保護(hù)氣嘴端部、并沿焊接方向布置，所述保護(hù)氣托罩為中空結(jié)構(gòu)、并下方布設(shè)有多個(gè)噴孔。
5.按權(quán)利要求3所述的鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法，其特征在于:所述送絲管路(802)在激光焊接頭(801)前填絲，所述激光焊接頭(801)進(jìn)行焊接，并在焊接區(qū)兩側(cè)通過焊接保護(hù)氣進(jìn)行同步施焊。
6.按權(quán)利要求1或5所述的鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法，其特征在于:焊接的軌跡采用人工示教對點(diǎn)的方式進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激光加工方法，具體地說是一種鈦合金壁板與筋條T型接頭雙光束激光同步焊接方法。鈦合金壁板通過定位支撐座固定于移動(dòng)工作臺(tái)上，筋條垂直放置于鈦合金壁板上、并通過工裝夾具壓緊筋條，所述筋條與鈦合金壁板形成T型接頭，所述T型接頭兩側(cè)通過第一激光焊接裝置和第二激光焊接裝置進(jìn)行同步施焊。本發(fā)明采用兩束激光從T型接頭的兩側(cè)同時(shí)施焊，提高了焊接效率，達(dá)到了一次成型的目的。
【IPC分類】B23K26-70, B23K26-21, B23K26-16
【公開號(hào)】CN104690425
【申請?zhí)枴緾N201310656897
【發(fā)明人】徐志剛, 杜寶瑞, 倪家強(qiáng), 王軍義, 劉曉寒, 宋琳琳
【申請人】中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月4日