CN106862761A - 金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置 - Google Patents

金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，包括基座，所述基座上开设有用以平铺放置至少两片待焊接金属薄板的凹腔，任意两片相邻所述金属薄板的拼接缝的上方设置有脉冲激光束，任意两片相邻所述金属薄板的拼接缝的下方开设有通槽，所述基座在通槽的一端设置有进气镶块，所述进气镶块上开设有朝向金属薄板上表面的上进气孔与朝向金属薄板下表面的下进气孔。本发明不仅结构设计简单、合理，而且解决了现有技术中金属薄板焊接尺寸精度难以控制、表面氧化严重、能耗高、效率低和安全性低等问题和缺陷。

Description

金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置
技术领域
本发明涉及一种金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置。
背景技术
脉冲激光，是一种能源放射的方式，具有速度快、效率高、穿透性强、精密度高等特点。凭借这些特点，脉冲激光技术被用在相关结构件装配过程中的焊接工艺中，近年来在飞机、汽车、航海装备等先进制造业中得到广泛的应用。
现有的金属薄板激光焊接实验工艺主要存在的问题和缺陷有：
（1）激光焊接实验过程试样缺乏多方位的定位固定，激光焊接产生的残余应力的释放导致焊接连接件扭曲变形严重，焊接尺寸精度难以控制；
（2）激光焊接过程中金属处于高温融熔状态，暴露在空气中，吸收氧气和氢气，导致金属表面氧化明显，影响外观与表面质量；
（3）连续激光焊接由于热输入量大，能量利用率不高，加工速度过快容易引起金属飞屑，生产加工安全性低。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，包括基座，所述基座上开设有用以平铺放置至少两片待焊接金属薄板的凹腔，任意两片相邻所述金属薄板的拼接缝的上方设置有脉冲激光束，任意两片相邻所述金属薄板的拼接缝的下方开设有通槽，所述基座在通槽的一端设置有进气镶块，所述进气镶块上开设有朝向金属薄板上表面的上进气孔与朝向金属薄板下表面的下进气孔。
优选的，所述基座的左右两侧均设置有用以将所有金属薄板横向压紧的左右夹紧螺钉。
优选的，所述基座在每片金属薄板的上方均架设有固定板，所述固定板上穿设有用以将金属薄板压紧在基座上的上下压紧螺钉。
优选的，所述固定板与基座经锁紧螺钉锁紧。
优选的，所述通槽与其相对应的两片相邻金属薄板的拼接缝相平行。
优选的，所述上进气孔与下进气孔之间的夹角为α，α为15°~20°。
优选的，所述上进气孔倾斜设置，所述上进气孔与水平线的夹角为15°~20°，所述下进气孔水平设置。
优选的，所述上进气孔、下进气孔均对准与其相对应的两片相邻金属薄板的拼接缝。
优选的，所述上进气孔与下进气孔吹出的辅助气体均为氩气，所述上进气孔与下进气孔吹出的辅助气体的速度与脉冲激光焊接的速度成正比例关系。
优选的，所述金属薄板的厚度小于2mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本发明中金属薄板的上下表面均有气体辅助保护，加速了脉冲激光焊接过程中的高温冷却速度，使得表面氧化质量得到明显改善；
2）本发明中双进气设计与通槽的设计，可以有效及时清除脉冲激光焊接过程中产生的金属飞屑，提高了焊接生产过程中的安全性，并提高的金属薄板的表面质量；
3）本发明中夹紧结构简单，多方位的有效控制因焊接过程中产生的残余应力导致的金属薄板的扭曲变形；
4）本发明节能降耗，生产过程高效率和高精密化；
5）本发明结构设计合理，特别适用于航空航天、航海化工、核能设备以及汽车工业，能够加工焊接表面质量高和尺寸控制精确的结构件，如汽车覆盖件和飞机蒙皮等焊接装配，同时满足焊接结构外观表面质量无氧化、结构件尺寸无变化和生产过程节能减排等要求，具有广阔的应用前景。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为本发明实施例的剖视示意图。
图中：1-基座，2-金属薄板，3-脉冲激光束，4-通槽，5-进气镶块，501-上进气孔，502-下进气孔，6-左右夹紧螺钉，7-固定板，8-上下压紧螺钉，9-锁紧螺钉，A-拼接缝。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~2所示，一种金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，包括基座1，所述基座1上开设有用以平铺放置至少两片待焊接金属薄板2的凹腔，所有金属薄板2并排设置，任意两片相邻所述金属薄板2的拼接缝A的上方设置有脉冲激光束3，任意两片相邻所述金属薄板2的拼接缝A的下方开设有通槽4，所述基座1在通槽4的一端设置有进气镶块5，所述进气镶块5上开设有朝向金属薄板2上表面的上进气孔501与朝向金属薄板2下表面的下进气孔502；脉冲激光束3沿着重力方向间断性的发射到任意两片相邻所述金属薄板2的拼接缝A上，同时脉冲激光束3沿着任意两片相邻所述金属薄板2的拼接缝A从一端点焊接到另一端点。
在本发明实施例中，所述基座1的左右两侧均设置有用以将所有金属薄板2横向压紧的左右夹紧螺钉6。
在本发明实施例中，所述基座1在每片金属薄板2的上方均架设有固定板7，所述固定板7上穿设有用以将金属薄板2压紧在基座1上的上下压紧螺钉8。
在本发明实施例中，所述固定板7与基座1经锁紧螺钉9锁紧。
在本发明实施例中，所述通槽4与其相对应的两片相邻金属薄板2的拼接缝A相平行。
在本发明实施例中，所述上进气孔501与下进气孔502之间的夹角为α，α为15°~20°。
在本发明实施例中，所述上进气孔501倾斜设置，所述上进气孔501与水平线的夹角为15°~20°，所述下进气孔502水平设置。
在本发明实施例中，所述上进气孔501、下进气孔502均对准与其相对应的两片相邻金属薄板2的拼接缝A。
在本发明实施例中，所述上进气孔501与下进气孔502吹出的辅助气体均为氩气，所述上进气孔501与下进气孔502吹出的辅助气体的速度与脉冲激光焊接的速度成正比例关系。
在本发明实施例中，所述金属薄板2的厚度小于2mm。
本发明的具体实施过程如下：
（1）预先裁剪好相应长宽尺寸的两片金属薄板2放入基座1的凹腔中，要求两片金属薄板2材料在中心位置拼接无缝隙；同时拧紧左右夹紧螺钉6，保证两片金属薄板2在水平方向上的定位固定；固定板7与基座1通过锁紧螺钉9实现牢固连接，上下压紧螺钉8通过固定板7在重力方向上定位将金属薄板2压紧在基座1上；此多方位的定位和固定，保证了金属薄板2脉冲激光焊接过程中的变形和尺寸控制；
（2）当脉冲激光束3打到两片金属薄板2的拼接缝A上时，与此同时辅助气体从进气镶块5上的上进气孔501与下进气孔502吹入，辅助气体的气流速度与脉冲激光焊接速度相对应，即脉冲激光焊接速度快，辅助气流速度也相应地加快，上下表面辅助气体在焊接过程中起到加速冷却，减少表面氧化，并通过通槽4及时清除脉冲激光焊接引起的金属表面飞屑，提高生产操作的安全性和金属表面质量。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：包括基座，所述基座上开设有用以平铺放置至少两片待焊接金属薄板的凹腔，任意两片相邻所述金属薄板的拼接缝的上方设置有脉冲激光束，任意两片相邻所述金属薄板的拼接缝的下方开设有通槽，所述基座在通槽的一端设置有进气镶块，所述进气镶块上开设有朝向金属薄板上表面的上进气孔与朝向金属薄板下表面的下进气孔。
2.根据权利要求1所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述基座的左右两侧均设置有用以将所有金属薄板横向压紧的左右夹紧螺钉。
3.根据权利要求1所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述基座在每片金属薄板的上方均架设有固定板，所述固定板上穿设有用以将金属薄板压紧在基座上的上下压紧螺钉。
4.根据权利要求3所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述固定板与基座经锁紧螺钉锁紧。
5.根据权利要求1所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述通槽与其相对应的两片相邻金属薄板的拼接缝相平行。
6.根据权利要求1所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述上进气孔与下进气孔之间的夹角为α，α为15°~20°。
7.根据权利要求1所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述上进气孔倾斜设置，所述上进气孔与水平线的夹角为15°~20°，所述下进气孔水平设置。
8.根据权利要求1所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述上进气孔、下进气孔均对准与其相对应的两片相邻金属薄板的拼接缝。
9.根据权利要求1所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述上进气孔与下进气孔吹出的辅助气体均为氩气，所述上进气孔与下进气孔吹出的辅助气体的速度与脉冲激光焊接的速度成正比例关系。
10.根据权利要求1所述的金属薄板脉冲激光焊接双面气体辅助装置，其特征在于：所述金属薄板的厚度小于2mm。
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