CN107363404A - 一种激光焊接设备及其气体系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光焊接设备的气体系统，包括用于在激光焊接过程中对熔池内导入防止金属氧化的保护性气体的第一气管，以及用于在激光焊接过程中对所述熔池表面形成的等离子云喷射气流以将其吹散的第二气管。本发明所公开的气体系统，通过第一气管在熔池内导入保护性气体，防止熔池被氧化，同时通过第二气管在熔池表面上喷射气流，将熔池表面形成的等离子云吹散，使得激光束免受等离子云的折射影响，进而避免激光能量浪费，提高激光焊接效率。本发明还公开一种包括上述气体系统的激光焊接设备，其有益效果如上所述。

Description

一种激光焊接设备及其气体系统
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种激光焊接设备的气体系统。本发明还涉及一种包括上述气体系统的激光焊接设备。
背景技术
随着中国机械制造工业的发展，越来越多的生产工艺已得到广泛使用。
在焊接工艺中，激光焊接是在近代兴起且得到大力发展的焊接工艺技术。激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池，由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。激光焊接的分类很多，主要包括激光熔深焊和激光热导焊等。在焊接时，激光在待焊接工件的缝隙间匀速通过，并熔化填料形成焊缝，而填料熔化形成熔池，当熔池冷却，工件即通过焊缝完成焊接。
在现有技术中，当激光熔化填料形成熔池时，会由于热效应在熔池上方形成等离子云。而该等离子云的存在将会导致激光折射，进而使激光焦点位置偏离设定位置，离焦量变动，造成焊接效率降低的影响，并且，等离子体还会吸收并向外辐射激光能量，导致部分激光能量被浪费。
因此，如何避免焊接过程中产生的等离子云对激光束的折射影响，避免激光能量浪费，提高激光焊接效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光焊接设备的气体系统，能够避免焊接过程中产生的等离子云对激光束的折射影响，避免激光能量浪费，提高激光焊接效率。本发明的另一目的是提供一种包括上述气体系统的激光焊接设备。
为解决上述技术问题，本发明提供一种激光焊接设备的气体系统，包括用于在激光焊接过程中对熔池内导入防止金属氧化的保护性气体的第一气管，以及用于在激光焊接过程中对所述熔池表面形成的等离子云喷射气流以将其吹散的第二气管。
优选地，所述第二气管的排气口喷射方向垂直于激光束。
优选地，所述第二气管与第一气管均排出保护性气体。
优选地，还包括用于支撑所述第二气管的支撑架，且所述第二气管的一端可转动地连接在所述支撑架上。
优选地，所述支撑架上可转动地设置有插销，且所述第二气管的一端外壁连接在所述插销上。
优选地，所述第二气管具体为可弯折的软管。
优选地，还包括用于在激光焊接过程中对焊缝前端待焊接部位表面上掉落的杂质喷射气流以将其驱逐的第三气管。
优选地，还包括连接在所述第三气管的一端、用于向其内导入经过压缩的保护性气体的空压机。
优选地，还包括用于将被所述第三气管驱逐到工件表面的杂质进行抽吸收集的抽风管。
本发明还提供一种激光焊接设备，包括机床和设置于所述机床上的气体系统，其中，所述气体系统具体为上述任一项所述的气体系统。
本发明所提供的激光焊接设备的气体系统，主要包括第一气管和第二气管。其中，第一气管主要用于排出防止金属氧化的保护性气体，如Ar、N2等，在激光焊接过程中，第一气管将保护性气体导入到熔池中，以防止熔池表面金属被氧化。第二气管主要用于排出气流，在激光焊接过程中，将气流喷射到熔池的表面，以将在熔池表面上方形成等离子云吹散。如此，本发明所提供的激光焊接设备的气体系统，通过第一气管在熔池内导入保护性气体，防止熔池被氧化，同时通过第二气管在熔池表面上喷射气流，将熔池表面形成的等离子云吹散，使得激光束免受等离子云的折射影响，进而避免激光能量浪费，提高激光焊接效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图2为图1中所示的A圈的具体结构放大图。
其中，图1—图2中：第一气管—1，第二气管—2，熔池—3，焊缝—4，第三气管—5，抽风管—6，支撑架—7，空压机—8。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，激光焊接设备的气体系统主要包括第一气管1和第二气管2。
其中，第一气管1主要用于排出防止金属氧化的保护性气体，如Ar、N2等，在激光焊接过程中，第一气管1将保护性气体导入到熔池3中，以防止熔池3表面金属被氧化。
第二气管2主要用于排出气流，在激光焊接过程中，将气流喷射到熔池3的表面，以将在熔池3表面上方形成等离子云吹散。
如此，本实施例所提供的激光焊接设备的气体系统，通过第一气管1在熔池3内导入保护性气体，防止熔池3被氧化，同时通过第二气管2在熔池3表面上喷射气流，将熔池3表面形成的等离子云吹散，使得激光束免受等离子云的折射影响，进而避免激光能量浪费，提高激光焊接效率。
如图2所示，图2为图1中所示的A圈的具体结构放大图。
在关于第二气管2的一种优选实施方式中，该第二气管2具体可如第一气管1相同，均排出保护性气体。当然，第二气管2的排气口气压一般大于第一气管1的排气口气压，如此，第二气管2的排气口中喷射出的气流，既能吹散熔池3表面上方的等离子云，也能同时避免对第一气管1导入到熔池3内的保护性气体造成影响，防止对熔池3造成破坏。
进一步的，考虑到等离子云一般聚集漂浮在熔池3表面，且环绕在高温激光束的周围，因此，在本实施例中，可将第二气管2的排气口喷射方向设置为垂直于激光束的方向。一般的，激光束的喷射方向垂直于工件表面，因此第二气管2如此分布时，其气流喷射方向平行于工件表面。如此设置，能够进一步避免从第二气管2中喷出的气流混入到熔池3内，减轻对熔池3的影响，防止破坏熔池3。当然，第二气管2可在熔池3周围同时设置多个，在进行激光焊接时，可沿周向对等离子云进行气流喷射，以提高驱散速度。
不仅如此，为方便架设第二气管2，本实施例中增设了支撑架7。当然，若第二气管2同时存在多个的情况下，支撑架7也可同时设置多个。重要的是，第二气管2的一端可转动地连接在支撑架7上，如此，即可通过调节第二气管2在支撑架7上的设置角度，即可调节第二气管2的排气口喷射方向。一般情况下，第二气管2的排气口喷射方向垂直于激光束即可，在离子云的密度情况变化或熔池的温度情况变化时，可以适当调节第二气管2的排气口喷射方向倾斜向上或倾斜向下。
具体的，在支撑架7上设置有插销，该插销可在支撑架7上转动，一般可在插销的一端设置旋钮，通过旋转旋钮使得插销旋转，同时，第二气管2的一端外壁连接在该插销的另一端上。如此，通过旋转旋钮，即可顺利调节第二气管2的排气口喷射方向。
进一步的，该第二气管2具体为可弯折的软管，比如螺旋缠绕式的金属软管等，如此设置，即可将第二气管2的末端，即靠近排气口的端部进行弯折，以使其紧贴工件表面甚至与其平行，保证第二气管2的排气口喷射的保护性气体均只通过工件和熔池的表面。
另外，考虑到在进行激光焊接工件时，在焊接过程中，会由于焊接飞溅等情况，熔渣等杂质会随机地溅落在焊缝4前端尚未焊接的部位，而且焊接过程中产生的灰尘、油污等杂质也会落在工件上的待焊接部件，另外在作业过程中必须使用的防锈油等杂物也会在工件表面上残留，从而影响焊接质量，导致焊接缺陷。针对此，本实施例中增设了第三气管5。具体的，该第三气管5主要用于对工件表面上位于焊缝4前端(以激光束的焊接前进方向为准)的部位掉落的杂质进行气流喷射，以将该部分杂质全部驱逐，如此，在激光束沿着焊缝4逐渐焊接到工件的该部位时，即能够顺利地避免工件表面掉落的杂质对熔池3造成影响。
进一步的，为提高第三气管5的喷射气流能够将质量较大、粘性较强的部分杂质或熔渣等顺利驱逐，本实施例在第三气管5的一端增设了空压机8。具体的，该空压机8主要用于将保护性气体进行压缩，使其形成高压气体，然后导入到第三气管5中，以使其喷射出高压保护性气体，提高对杂质的驱逐和清理效果。
更进一步的，基于同样的考虑，本实施例中还增设了抽风管6。具体的，该抽风管6的一端可连接在吸尘器等装置上，主要用于对被第三气管5驱逐到工件表面的杂质进行抽吸，将该部分杂质收集并集中处理，以防杂质四处飞溅，便于清理。
本实施例还提供一种激光焊接设备，主要包括机床和设置在机床上的气体系统，其中，该气体系统与上述相关内容相同，此处不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种激光焊接设备的气体系统，其特征在于，包括用于在激光焊接过程中对熔池(3)内导入防止金属氧化的保护性气体的第一气管(1)，以及用于在激光焊接过程中对所述熔池(3)表面形成的等离子云喷射气流以将其吹散的第二气管(2)。
2.根据权利要求1所述的气体系统，其特征在于，所述第二气管(2)的排气口喷射方向垂直于激光束。
3.根据权利要求2所述的气体系统，其特征在于，所述第二气管(2)与第一气管(1)均排出保护性气体。
4.根据权利要求3所述的气体系统，其特征在于，还包括用于支撑所述第二气管(2)的支撑架(7)，且所述第二气管(2)的一端可转动地连接在所述支撑架(7)上。
5.根据权利要求4所述的气体系统，其特征在于，所述支撑架(7)上可转动地设置有插销，且所述第二气管(2)的一端外壁连接在所述插销上。
6.根据权利要求5所述的气体系统，其特征在于，所述第二气管(2)具体为可弯折的软管。
7.根据权利要求1-6任一项所述的气体系统，其特征在于，还包括用于在激光焊接过程中对焊缝(4)前端待焊接部位表面上掉落的杂质喷射气流以将其驱逐的第三气管(5)。
8.根据权利要求7所述的气体系统，其特征在于，还包括连接在所述第三气管(5)的一端、用于向其内导入经过压缩的保护性气体的空压机(8)。
9.根据权利要求8所述的气体系统，其特征在于，还包括用于将被所述第三气管(5)驱逐到工件表面的杂质进行抽吸收集的抽风管(6)。
10.一种激光焊接设备，包括机床和设置于所述机床上的气体系统，其特征在于，所述气体系统具体为权利要求1-9任一项所述的气体系统。
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