CN103464897A - 一种激光焊接机的惰性气体保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光焊接机的惰性气体保护装置，其中，所述激光焊接机包括激光焊接系统和惰性气体供气系统，所述激光焊接系统产生一激光光束通过焊接头照射到焊接工件上对所述焊接工件进行焊接，其中，所述惰性气体保护装置包括第一保护机构和第二保护机构，所述第一保护机构和第二保护机构位于所述焊接头的相对两侧。本发明通过两个对称的保护机构向焊接区域喷射保护气体，有效驱除焊接区域上方形成的光致等离子体，提高光能量与焊接工件的耦合。
Description
技术领域
本发明涉及焊接加工技术领域，尤其涉及一种激光焊接机的惰性气体保护装置。
背景技术
激光焊接是以高功率聚焦激光束为热源，将激光束直接照射到材料表面，通过激光与材料相互作用，使材料熔融并连接，形成优良焊接接头的工艺过程。激光焊接可分为脉冲激光焊接和连续激光焊接，按其热力学机制又可分为激光热传导焊接和激光深熔焊接(或称激光深穿透焊接)。激光焊接的应用始于1964年，但早期仅限于用小功率脉冲固体激光器进行薄小零件的焊接。70年代以来，随着千瓦级大功率CO2激光器的出现，激光深熔焊得到了迅速的发展。激光焊接的厚度已从零点几毫米提高到50mm，已应用于汽车、钢铁、航空、原子能、电气电子等重要工业部门。目前在世界各国激光加工的应用领域中，激光焊接的应用仅次于激光切割，约占20.9％。
在激光焊接的过程中，焊接工件表面吸收大量的热量而迅速融化并进一步汽化，在焊接工件上方形成蒸汽云团，蒸汽云团在激光光束的入射路径上，吸收热量并电离，产生等离子体。光致等离子体形成后会通过逆韧致辐射吸收和折射对激光光束产生屏蔽效应，影响光能量与焊接工件的耦合，导致大量的光能量损耗，从而影响焊接熔深的大小、气孔的产生和焊缝的组织成份等。
目前通常采用喷射惰性气体的方式吹除光致等离子体，喷射惰性气体主要有侧吹式和同轴式，侧吹式由于其结构简单且易于实现被广泛的应用。现有的侧吹式保护方式一般都是在焊接方向的前方设置一喷嘴，对焊接区域喷射惰性气体，由于只通过一个方向喷射气体，气流方向单一，不能有效驱除焊接区域上方形成的光致等离子体。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种激光焊接机的惰性气体保护装置，该保护装置采用两个对称的保护机构向焊接区域喷射保护气体，有效驱除焊接区域上方形成的光致等离子体，提高光能量与焊接工件的耦合。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光焊接机的惰性气体保护装置，其中，所述激光焊接机包括激光焊接系统和惰性气体供气系统，所述激光焊接系统产生一激光光束通过焊接头照射到焊接工件上对所述焊接工件进行焊接，其中，所述惰性气体保护装置包括第一保护机构和第二保护机构，所述第一保护机构和第二保护机构位于所述焊接头的相对两侧，其中，所述第一保护机构包括第一支撑臂、第一喷气通道和第一滑块；所述第一支撑臂的一端连接到所述焊接头的外壁，另一端为自由端；所述第一喷气通道的一端为朝向焊接区域的喷嘴结构，另一端与所述惰性气体供气系统的输气通道连接；第一喷气通道与输气通道的连接处由所述第一滑块连接到所述第一支撑臂上，并且所述第一滑块可在第一支撑臂上滑动，用于调节所述第一喷气通道与所述焊接头的距离；所述第二保护机构包括第二支撑臂、第二喷气通道和第二滑块；所述第二支撑臂的一端连接到所述焊接头的外壁，另一端为自由端；所述第二喷气通道的一端为朝向焊接区域的喷嘴结构，另一端与所述惰性气体供气系统的输气通道连接；第二喷气通道与输气通道的连接处由所述第二滑块连接到所述第二支撑臂上，并且所述第二滑块可在第二支撑臂上滑动，用于调节所述第二喷气通道与所述焊接头的距离。
优选的，所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构与所述焊接头之间的水平距离范围是5～10mm。
优选的，所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构距离所述焊接工件表面的高度为3～7mm。
优选的，所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构与所述焊接工件的水平面形成的角度为30～50°。
优选的，所述第一喷气通道的喷嘴结构与所述焊接工件的水平面形成的角度和所述第二喷气通道的喷嘴结构与所述焊接工件的水平面形成的角度不相等。
优选的，所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构喷射气体的流速为10～20L/min。
优选的，所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构喷射气体的流速不相等。
优选的，所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构与所述焊接头之间的水平距离范围是8mm；所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构距离所述焊接工件表面的高度为5mm；所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构与所述焊接工件的水平面形成的角度为45°；所述第一喷气通道的喷嘴结构和所述第二喷气通道的喷嘴结构喷射气体的流速为13L/min。
优选的，所述惰性气体为氦气、氩气或氦气与氩气的混合气体。
本发明的有益效果是，本发明的惰性气体保护装置包括位于焊接头相对两侧的第一保护机构和第二保护机构，通过两个对称的保护机构向焊接区域喷射保护气体，有效驱除焊接区域上方形成的光致等离子体，提高光能量与焊接工件的耦合。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例中的惰性气体保护装置的结构示意图；
图中：1.激光焊接系统，101.焊接头，102.激光光束，2.惰性气体供气系统，201.输气通道，3.焊接工件，4.第一保护机构，401.第一支撑臂，402.第一滑块，403.第一喷气通道，5.第二保护机构，501.第二支撑臂，502.第二滑块，503.第二喷气通道。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本实施例提供的激光焊接机的惰性气体保护装置，其中，所述激光焊接机包括激光焊接系统1和惰性气体供气系统2，所述激光焊接系统1产生一激光光束102通过焊接头101照射到焊接工件3上对所述焊接工件3进行焊接，其中，所述惰性气体保护装置包括第一保护机构4和第二保护机构5，所述第一保护机构4和第二保护机构5位于所述焊接头101的相对两侧，其中，
所述第一保护机构4包括第一支撑臂401、第一喷气通道403和第一滑块402；所述第一支撑臂401的一端连接到所述焊接头101的外壁，另一端为自由端；所述第一喷气通道403的一端为朝向焊接区域的喷嘴结构，另一端与所述惰性气体供气系统2的输气通道201连接；第一喷气通道403与输气通道201的连接处由所述第一滑块402连接到所述第一支撑臂401上，并且所述第一滑块402可在第一支撑臂401上滑动，用于调节所述第一喷气通道403与所述焊接头101的距离，达到调节所述第一喷气通道403的喷嘴结构与焊接区域之间的水平距离；
所述第二保护机构5包括第二支撑臂501、第二喷气通道503和第二滑块502；所述第二支撑臂501的一端连接到所述焊接头101的外壁，另一端为自由端；所述第二喷气通道503的一端为朝向焊接区域的喷嘴结构，另一端与所述惰性气体供气系统2的输气通道201连接；第二喷气通道503与输气通道201的连接处由所述第二滑块502连接到所述第二支撑臂501上，并且所述第二滑块502可在第二支撑臂501上滑动，用于调节所述第二喷气通道503与所述焊接头101的距离，达到调节所述第二喷气通道503的喷嘴结构与焊接区域之间的水平距离。
其中，所述第一喷气通道403的喷嘴结构和所述第二喷气通道503的喷嘴结构与所述焊接头101之间的水平距离范围可以选择是5～10mm，本实施例中该距离设置为8mm。
其中，所述第一喷气通道403的喷嘴结构和所述第二喷气通道503的喷嘴结构距离所述焊接工件3表面的高度可以选择为3～7mm，本实施例中，该高度设置为5mm。
其中，所述第一喷气通道403的喷嘴结构和所述第二喷气通道503的喷嘴结构与所述焊接工件3的水平面形成的角度可以选择为30～50°，本实施例中，该角度设置为50°；在另外的一些实施例中，所述第一喷气通道403的喷嘴结构与所述焊接工件3的水平面形成的角度和所述第二喷气通道503的喷嘴结构与所述焊接工件3的水平面形成的角度可以选择为不相等。
其中，所述第一喷气通道403的喷嘴结构和所述第二喷气通道503的喷嘴结构喷射气体的流速可以选择为10～20L/min，本实施例中，该流速设置为13L/min；在另外的一些实施例中，两个喷嘴结构喷射的气体的流速可以选择为不相等。
其中，所述惰性气体供气系统供给惰性气体可以选择为氦气、氩气或氦气与氩气的混合气体；本实施例中，该气体选择为氦气与氩气按体积比为1∶1的混合气体。
本发明的惰性气体保护装置包括位于焊接头相对两侧的第一保护机构和第二保护机构，通过两个对称的保护机构向焊接区域喷射保护气体，并结合设置喷嘴结构喷射角度和喷射距离，有效驱除焊接区域上方形成的光致等离子体，提高光能量与焊接工件的耦合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种激光焊接机的惰性气体保护装置，所述激光焊接机包括激光焊接系统(1)和惰性气体供气系统(2)，所述激光焊接系统(1)产生一激光光束(102)通过焊接头(101)照射到焊接工件(3)上对所述焊接工件(3)进行焊接，其特征在于，所述惰性气体保护装置包括第一保护机构(4)和第二保护机构(5)，所述第一保护机构(4)和第二保护机构(5)位于所述焊接头(101)的相对两侧，其中，
所述第一保护机构(4)包括第一支撑臂(401)、第一喷气通道(403)和第一滑块(402)；所述第一支撑臂(401)的一端连接到所述焊接头(101)的外壁，另一端为自由端；所述第一喷气通道(403)的一端为朝向焊接区域的喷嘴结构，另一端与所述惰性气体供气系统(2)的输气通道(201)连接；第一喷气通道(403)与输气通道(201)的连接处由所述第一滑块(402)连接到所述第一支撑臂(401)上，并且所述第一滑块(402)可在第一支撑臂(401)上滑动，用于调节所述第一喷气通道(403)与所述焊接头(101)的距离；
所述第二保护机构(5)包括第二支撑臂(501)、第二喷气通道(503)和第二滑块(502)；所述第二支撑臂(501)的一端连接到所述焊接头(101)的外壁，另一端为自由端；所述第二喷气通道(503)的一端为朝向焊接区域的喷嘴结构，另一端与所述惰性气体供气系统(2)的输气通道(201)连接；第二喷气通道(503)与输气通道(201)的连接处由所述第二滑块(502)连接到所述第二支撑臂(501)上，并且所述第二滑块(502)可在第二支撑臂(501)上滑动，用于调节所述第二喷气通道(503)与所述焊接头(101)的距离。
2.根据权利要求1所述的惰性气体保护装置，其特征在于，所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构与所述焊接头(101)之间的水平距离范围是5～10mm。
3.根据权利要求1所述的惰性气体保护装置，其特征在于，所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构距离所述焊接工件(3)表面的高度为3～7mm。
4.根据权利要求1所述的惰性气体保护装置，其特征在于，所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构与所述焊接工件(3)的水平面形成的角度为30～50°。
5.根据权利要求4所述的惰性气体保护装置，其特征在于，所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构与所述焊接工件(3)的水平面形成的角度和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构与所述焊接工件(3)的水平面形成的角度不相等。
6.根据权利要求1所述的惰性气体保护装置，其特征在于，所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构喷射气体的流速为10～20L/min。
7.根据权利要求1所述的惰性气体保护装置，其特征在于，所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构喷射气体的流速不相等。
8.根据权利要求1所述的惰性气体保护装置，其特征在于，所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构与所述焊接头(101)之间的水平距离范围是8mm；所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构距离所述焊接工件(3)表面的高度为5mm；所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构与所述焊接工件(3)的水平面形成的角度为45°；所述第一喷气通道(403)的喷嘴结构和所述第二喷气通道(503)的喷嘴结构喷射气体的流速为13L/min。
9.根据权利要求1所述的惰性气体保护装置，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氩气或氦气与氩气的混合气体。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20131225 |