CN107414304A - 一种同轴激光‑旁轴热丝复合tig焊枪装置及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种同轴激光‑旁轴热丝复合TIG焊枪装置及其实现方法，属于同轴激光‑旁轴热丝TIG复合焊技术领域；本发明包括枪头、实心钨极管和枪体，枪头大致呈锥形结构，利于焊弧和保护气得聚拢，减少保护气的发散速度，实心钨极管内部设有从钨极管尾部插入延伸至钨极管头部的激光管和送丝管，激光管和送丝管在枪头内的实心钨极管内汇聚相交呈一根管道；本发明同时公开该装置的实现方法，包括保护气体导入；焊丝自动送丝；激光束射出三个步骤。本发明不仅适合各种接头形式的焊接，而且将传统的实心钨极改进为双孔实心钨极，通过枪内钨极管送丝送气，实现了焊前预热效果，避免焊丝的氧化，保证激光束的同轴性，提高了焊接速度和焊接质量。

Description

一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置及其实现方法
技术领域
一种复合TIG焊枪，属于同轴激光-旁轴热丝TIG复合焊技术领域，主要涉及一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置及其实现方法。
背景技术
TIG焊具有电弧稳定、焊接质量优异、热输入易于控制，适应活性强的有色金属、不锈钢和各种合金等突出工艺优点，特别适用于薄板，超薄板材料焊接，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。但TIG焊也存在明显的工艺缺点：熔深浅、熔敷速度小、生产率较低以及钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，渣成污染（夹钨）。为提高焊接熔敷效率，采用加热焊丝，有明显的提升，但由于增加了热丝装置，使其设备成本显著增加，不利于机器人系统集成。
激光焊具有热源集中、焊接变形极小、焊接效率高、可焊材质范围广、自动化程度高等特点，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，但是激光焊也有存在不足之处：1）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变，焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑；2）激光需要聚焦范围十分精确，可焊厚度受到限制，能量转换效率太低，通常低于10%，激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大，主用于焊接薄壁材料和低速焊接，生产线上不适合使用；3）要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显着偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺寸小，焊缝窄，工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺陷。
发明内容
本发明公开了一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置及其实现方法，不仅将热丝TIG焊技术和激光焊的优点结合在一起，激光提高了焊接的熔敷速度和熔深，提高了生产效率，增加焊接的稳定性，而且使用激光熔融焊丝，可以减少钨极承载的电流，避免了大电流引起钨极的融化和蒸发，用激光熔融焊丝可以减少热丝装置的成本，易于实现。
本发明的目的是这样实现的：
一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，包括枪头、实心钨极管和枪体，枪头大致呈锥形结构，利于焊弧和保护气得聚拢，减少保护气的发散速度，枪头安装在枪体的头部，实心钨极管由枪体的尾部穿入延伸至枪头处，所述实心钨极管内部设有从钨极管尾部插入延伸至钨极管头部的激光管和送丝管，激光管和送丝管在枪头内的实心钨极管内汇聚相交呈一根管道。
进一步地，所述激光管与实心钨极管同轴布置。
进一步地，所述激光管和送丝管大致呈2°—3.5°夹角。
进一步地，位于实心钨极管外的送丝管与进气管连通，所述进气管与送丝管密封连接。
进一步地，所述进气管呈L形结构，包括水平进气管和竖直进气管。
进一步地，所述送丝管包括置于实心钨极管内部的导流套筒，送丝管穿过导流套筒后与激光管相交。
进一步地，所述枪体外壁向内凹陷形成环形凹槽。
一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置的实现方法，包括以下步骤：
步骤一：保护气体从进气管导入，进入旁轴送丝管内，排出管内和焊接区的空气，防止氧化焊丝和焊件；
步骤二：将外置自动送丝装置所输送的焊丝穿过送丝管内进行自动送丝，并在焊丝进入熔池前对导流套筒进行导电，导流套筒将电流传至实心钨极管对管内的通过的焊丝进行预热和气体保护，大大提升了预热效果，且避免了被加热焊丝的氧化；
步骤三：打开激光器电源开关，激光束从实心钨极管内同轴激光管射出，射在送丝管送出的焊丝上，减短了焊丝熔融时间，减少了电弧熔化焊丝的能量，提高了熔敷效率、焊接速度和焊缝质量。
进一步地，步骤一所述保护气体为惰性气体。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：根据本发明公开的一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置及其实现方法，不仅适合各种接头形式的焊接，节约了成本和空间，实现了多功能、人性化设计，而且将传统的实心钨极改进为双孔实心钨极，通过枪内钨极管送丝送气，实现了焊前预热效果，避免焊丝的氧化，保证激光束的同轴性，提高电弧的稳定性和融化效率，减少激光头保护玻璃的污染，结合了旁轴热丝TIG焊的较好的预热效果和避免了加热焊丝的氧化，提高了焊接速度和焊接质量。
附图说明
图1是根据本发明的总体结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，包括枪头7、实心钨极管4和枪体5，枪头7安装在枪体5的头部，实心钨极管4由枪体5的尾部穿入延伸至枪头7处，所述实心钨极管4内部设有从实心钨极管4尾部插入延伸至实心钨极管4头部的激光管1和送丝管2，激光管1和送丝管2在枪头7内的实心钨极管4内汇聚相交呈一根管道。
所述激光管1与实心钨极管4同轴布置。
所述激光管1和送丝管2大致呈2°—3.5°夹角。
位于实心钨极管4外的送丝管2与进气管3连通，所述进气管3与送丝管2密封连接。
所述进气管3呈L形结构，包括水平进气管和竖直进气管。
所述进气管3和送丝管2接触处通过专用刚性管套保护并固定，惰性保护气体由枪体5上进气管3输入，经送丝管2进入实心钨极管4内部，当实心钨极管4有损耗时调节进气管3长度来保证供气的畅通。
所述送丝管2包括置于实心钨极管4内部的导流套筒6，送丝管2穿过导流套筒6后与激光管相交。
所述焊枪装置配有自动送丝矫直机构，焊丝进入送丝管2内部，穿出枪头7进行焊接操作。
所述焊枪装置采用送丝管2送丝，对实心钨极管4通电加热，实现对焊丝的一次预热，焊丝出枪头7时，实心钨极管4起弧，实现对焊丝的二次预热，大大提升了预热效果和熔敷效率。
所述枪体5外壁向内凹陷形成环形凹槽。
一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置的实现方法，包括以下步骤：
步骤一：按工艺要求准备好待焊工件，开启焊机电源，输入程序，并按工艺要求调节参数，焊接电流为200mA，开启冷却装置，在起弧前1.5~4s输入保护气，保护气体从进气管3导入，进入旁轴送丝管2内，排出管内和焊接区的空气，防止氧化焊丝和焊件，保护气流量约为10L.min-1；开启送丝装置，输送了焊丝到送丝管2中；
步骤二：开启导电装置进行自动焊接，将自动送丝装置所输送的焊丝穿过送丝管2内进行自动送丝，将枪头7靠近母材表面使焊枪稳定，实心钨极管4前端距表面约2mm，在母材的焊接始点产生电弧，保持电弧长度，调整焊枪角度约为70o，并在焊丝进入熔池前对导流套筒6进行导电，导流套筒6将电流传至实心钨极管4对管内的通过的焊丝进行预热和气体保护，大大提升了预热效果，且避免了被加热焊丝的氧化；
步骤三：打开激光器电源开关，激光束从实心钨极管4内同轴激光管1射出，射在送丝管2送出的焊丝上，焊接速度约为400mm/min，减短了焊丝熔融时间，减少了电弧熔化焊丝的能量，提高了熔敷效率、焊接速度和焊缝质量；焊接操作结束，依次关闭激光器、导电装置、自动送丝装置、供气装置和冷却装置，按下闭合开关，使焊接电流缓降，并将焊条添加在熔池上至补足为止，最后关闭焊机电源。
步骤一所述保护气体为惰性气体。
步骤一所述冷却装置采用传统水冷却方式，可以满足厚板的焊接。
步骤二所述导电装置采用传统的导电方式，通过导流套筒6实施。
步骤三所述激光束对材料进行微小区域内的局部加热，将焊丝熔化后形成特定熔池，提高焊接速度、焊缝质量，减少气孔的产生。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本发明的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，包括枪头、实心钨极管和枪体，枪头安装在枪体的头部，实心钨极管由枪体的尾部穿入延伸至枪头处，其特征在于：所述实心钨极管内部设有从钨极管尾部插入延伸至钨极管头部的激光管和送丝管，激光管和送丝管在枪头内的实心钨极管内汇聚相交呈一根管道。
2.根据权利要求1所述的一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，其特征在于：所述激光管与实心钨极管同轴布置。
3.根据权利要求1所述的一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，其特征在于：所述激光管和送丝管大致呈2°—3.5°夹角。
4.根据权利要求1所述的一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，其特征在于：位于实心钨极管外的送丝管与进气管连通，所述进气管与送丝管密封连接。
5.根据权利要求4所述的一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，其特征在于：所述进气管呈L形结构，包括水平进气管和竖直进气管。
6.根据权利要求4所述的一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，其特征在于： 所述送丝管包括置于实心钨极管内部的导流套筒，送丝管穿过导流套筒后与激光管相交。
7.根据权利要求1所述的一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置，其特征在于：所述枪体外壁向内凹陷形成环形凹槽。
8.一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：保护气体从进气管导入，进入送丝管内，排出管内和焊接区的空气，防止氧化焊丝和焊件；
步骤二：将外置自动送丝装置所输送的焊丝穿过送丝管内进行自动送丝，并在焊丝进入熔池前对导流套筒进行导电；
步骤三：打开激光器电源开关，激光束从实心钨极管内激光管射出，射在送丝管送出的焊丝上。
9.根据权利要求8所述的一种同轴激光-旁轴热丝复合TIG焊枪装置的实现方法，其特征在于：步骤一所述保护气体为惰性气体。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108213753A (zh) * 2017-12-30 2018-06-29 沈阳富创精密设备有限公司 一种新形式的激光tig复合焊接头
CN108971779A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光焊接送丝调节装置
CN110666355A (zh) * 2019-10-17 2020-01-10 西南交通大学 一种焊枪头、激光电弧复合焊装置和方法
CN110744198A (zh) * 2018-07-19 2020-02-04 林肯环球股份有限公司 具有全向构建路径的激光热丝增材沉积头

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61119383A (ja) * 1984-11-16 1986-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd イナ−トガスタングステンア−ク溶接法
JPH0569165A (ja) * 1991-09-06 1993-03-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザ光併用ｔｉｇ溶接方法
CN1446661A (zh) * 2003-04-04 2003-10-08 清华大学 激光－电弧同轴复合焊炬
JP2011152570A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Jfe Engineering Corp 中空電極アーク・レーザ同軸複合溶接方法
CN204975705U (zh) * 2015-09-09 2016-01-20 青岛科技大学 一种光纤导引弱激光同轴复合焊枪
CN106141387A (zh) * 2016-08-24 2016-11-23 江苏阿斯美特精工科技有限公司 同轴空心钨极热丝tig焊枪、焊接装置及焊接方法
CN106312270A (zh) * 2016-11-14 2017-01-11 江苏阿斯美特精工科技有限公司 一种同轴空心钨极tig焊装置及其焊枪、使用方法和应用
CN106378521A (zh) * 2016-11-22 2017-02-08 江苏阿斯美特精工科技有限公司 旁轴热丝焊枪和焊接装置以及焊接方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61119383A (ja) * 1984-11-16 1986-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd イナ−トガスタングステンア−ク溶接法
JPH0569165A (ja) * 1991-09-06 1993-03-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザ光併用ｔｉｇ溶接方法
CN1446661A (zh) * 2003-04-04 2003-10-08 清华大学 激光－电弧同轴复合焊炬
JP2011152570A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Jfe Engineering Corp 中空電極アーク・レーザ同軸複合溶接方法
CN204975705U (zh) * 2015-09-09 2016-01-20 青岛科技大学 一种光纤导引弱激光同轴复合焊枪
CN106141387A (zh) * 2016-08-24 2016-11-23 江苏阿斯美特精工科技有限公司 同轴空心钨极热丝tig焊枪、焊接装置及焊接方法
CN106312270A (zh) * 2016-11-14 2017-01-11 江苏阿斯美特精工科技有限公司 一种同轴空心钨极tig焊装置及其焊枪、使用方法和应用
CN106378521A (zh) * 2016-11-22 2017-02-08 江苏阿斯美特精工科技有限公司 旁轴热丝焊枪和焊接装置以及焊接方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨春利等: "《电弧焊基础》", 哈尔滨工业大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108213753A (zh) * 2017-12-30 2018-06-29 沈阳富创精密设备有限公司 一种新形式的激光tig复合焊接头
CN110744198A (zh) * 2018-07-19 2020-02-04 林肯环球股份有限公司 具有全向构建路径的激光热丝增材沉积头
CN108971779A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光焊接送丝调节装置
CN110666355A (zh) * 2019-10-17 2020-01-10 西南交通大学 一种焊枪头、激光电弧复合焊装置和方法

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