CN108788466A - 一种激光填丝焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光填丝焊接方法，其包括采用一激光填丝焊接头装置对准激光待焊部位；顺着激光发射路径上在高位、中位以及低位分别设置保护气体吹气装置对待焊部位的周边空间吹入保护气体；往工件待焊部位输送焊丝，同时顺着焊丝输送方向吹入环形包围焊丝的保护气体。本发明提供良好的焊接环境，保障焊接质量，实现焊接接缝表面光亮平整。

Description

一种激光填丝焊接方法
【技术领域】
本发明涉及一种激光焊接装置，特别是涉及一种激光填丝焊接方法。
【背景技术】
轨道交通和汽车行业内镀锌板、铝合金、镁合金和钛合金的应用非常广，传统的电弧焊焊接变形量大、焊缝接头性能差、焊接效率低，单激光焊装配间隙要求高，厚板焊接效率低、难焊透等工艺技术问题任然存在。特别是轻型材料铝及镁合金的焊接裂纹倾向大的问题一直得不到解决。
激光填丝焊接工艺不但可以保持激光焊固有的优点，如能量集中、变形小等，还可以降低对接焊时的间隙裕度，减少焊接缺陷，提高接头性能等。等离子体是物质的原子或分子受到能量的激发电离的结果。不同激光功率密度作用时等离子体的形态和程度有所不同，激光功率密度较低时，等离子体集中在工件表面，激光功率密度增大时，等离子体慢慢离开工件表面悬浮于工件上方一定距离。等离子体的存在会吸收、反射和折射掉一部分激光能量，一定程度上降低了激光能量的利用率，同时使焊接过程相当不稳定。
对于镀锌板、不锈钢和铝合金材质进行激光填丝焊接时，焊接过程烟尘和飞溅都是相当大的。飞溅主要会损坏光学镜片，烟尘主要是它能挡光，不仅降低了激光能量，而且使得焊接过程能量不稳定。对于镀锌板、不锈钢和铝合金角接位置焊接时，很难实现焊接焊缝表面焊接光亮、平整。
因此，有必要提供一种新的激光填丝焊接方法来解决上述问题。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种激光填丝焊接方法，能够有效的保护焊接系统，提供良好的焊接环境，保障焊接质量，实现焊接接缝表面光亮平整。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种激光填丝焊接方法，其包括采用一激光填丝焊接头装置对准激光待焊部位；顺着激光发射路径上在高位、中位以及低位分别设置保护气体吹气装置对待焊部位的周边空间吹入保护气体；往工件待焊部位输送焊丝，同时顺着焊丝输送方向吹入环形包围焊丝的保护气体。
进一步的，所述激光填丝焊接头装置包括激光发射系统、顺着激光发射路径由上自下依次设置的气刀装置、复合吹气装置和旁吹装置，所述气刀装置、所述复合吹气装置和所述旁吹装置分别实现高位、中位以及低位的保护气体的吹出。
进一步的，所述复合吹气装置包括形成激光发射通道的内筒、套设在所述内筒外的外筒、由所述内筒与所述外筒之间空间形成的环形吹气流道、对称设置在所述外筒上端两侧的且与所述环形吹气流道连通的复合气体进气口。
进一步的，所述气刀装置吹出的干燥空气气压为0.5-1Mpa。
进一步的，所述复合吹气装置吹出的干燥空气气压为0.2-0.7Mpa。
进一步的，所述旁吹装置吹出的是99.99％的氩气，流量控制在10-20L/min。
进一步的，所述激光填丝焊接头装置还包括激光送丝机构，所述激光送丝机构包括送丝导管组件、套设在所述送丝导管组件末端的吹气导入件以及设置在所述吹气导入件末端的气流导向罩，所述送丝导管组件的下端有一直径小于其他区段直径的第一管段，所述吹气导入件的内部设置有与所述第一管段连通的送丝通道、以及围绕所述送丝通道环形分布的气流通道，所述第一管段的外周设置有与所述第一管段的外表面形成一吹气腔室的套管，所述吹气腔室与所述气流通道连通，所述套管上设置有与所述吹气腔室连通的吹气进入口。
进一步的，所述外筒和所述内筒均为铜质管。
进一步的，所述吹气导入件中吹出的是99.99％的氩气，流量控制在10-20L/min。
与现有技术相比，本发明一种激光填丝焊接方法的有益效果在于：通过沿着激光发射路径且在不同高度位置分别设置气刀装置、复合吹气装置以及旁吹装置，从高位、中位以及低位的等离子体，全方位的保障焊接工件表面的焊接环境，为提高焊接质量的稳定性提供了强有力的保障；在送丝机构中增设保护气体的吹气结构，一方面为了吹走焊接烟尘，减少烟尘进入导丝管，使焊接过程更稳定同时也增加了送丝装置的使用寿命；另一方面，为了更好的保护焊接熔池，获得更好的焊接接头。
【附图说明】
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中复合吹气装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中激光送丝机构的爆炸结构示意图；
100激光填丝焊接方法；
1安装板；2激光发射系统；3气刀装置；4复合吹气装置，41内筒，42外筒，43环形吹气流道，44复合气体进气口；5旁吹装置，51吹气管；6激光送丝机构，61送丝导管组件，62吹气导入件，63气流导向罩，64第一管段，65送丝通道，66气流通道，67吹气腔室，68套管，69吹气进入口，610凸环连接面；7跟缝系统；8调节机构。
【具体实施方式】
实施例：
请参照图1-图3，本实施例为激光填丝焊接方法，其包括采用一激光填丝焊接头装置100对准激光待焊部位；顺着激光发射路径上在高位、中位以及低位分别设置保护气体吹气装置对待焊部位的周边空间吹入保护气体；往工件待焊部位输送焊丝，同时顺着焊丝输送方向吹入环形包围焊丝的保护气体。
所述激光填丝焊接头装置100包括安装板1、设置在安装板1上的激光发射系统2、顺着激光发射路径由上自下依次设置有气刀装置3、复合吹气装置4和旁吹装置5、往焊接缝输送焊丝的激光送丝机构6以及跟缝系统7。
气刀装置3、复合吹气装置4和旁吹装置5分别实现高位、中位以及低位的保护气体的吹出。
气刀装置3上设置有进气口，通过所述进气口吹入干燥的空气，气刀装置3吹出的气体气压为0.5-1Mpa，主要用于吹散高位等离子体，吹走焊接飞溅物，保护光学镜片。
复合吹气装置4包括形成激光发射通道的内筒41、套设在内筒41外的外筒42、由内筒41与外筒42之间空间形成的环形吹气流道43、对称设置在外筒42上端两侧的且与环形吹气流道43连通的复合气体进气口44。外筒42和内筒41均为铜质管。复合吹气装置4通过对称设置的两个复合气体进气口44吹入干燥的空气，并顺着环形吹气流道43排出，复合吹气装置4吹出的干燥空气气压为0.2-0.7Mpa，通过吹散中间位置的等离子体，吹走焊接烟尘和飞溅，保障焊接环境，为稳定焊接质量提供保障。
旁吹装置5包括若干并排设置的吹气管51，吹气管51中吹出的是99.99％的氩气，流量控制在10-20L/min，实现低位保护气体的吹出，吹散工件表面的等离子体，保护焊接熔池不被氧化。
激光送丝机构6包括送丝导管组件61、套设在送丝导管组件61末端的吹气导入件62以及设置在吹气导入件62末端的气流导向罩63，送丝导管组件61的下端有一直径小于其他区段直径的第一管段64，吹气导入件62的内部设置有与第一管段64连通的送丝通道65、以及围绕送丝通道65环形分布的气流通道66，第一管段64的外周设置有与第一管段64的外表面形成一吹气腔室67的套管68，吹气腔室67与气流通道66连通，套管68上设置有与吹气腔室67连通的吹气进入口69。
送丝导管组件61位于第一管段64的上方设置有凸环连接面610，套管68的一端套设在凸环连接面610上且另一端套设在吹气导入件62的上端外表面。
吹气导入件62中吹出的是99.99％的氩气，流量控制在10-20L/min，如10L/min、15L/min或20L/min。在激光送丝机构6中设置保护气体吹气结构，一方面为了吹走焊接烟尘，减少烟尘进入导丝管，使焊接过程更稳定同时也增加了送丝装置的使用寿命；另一方面，为了更好的保护焊接熔池，获得更好的焊接接头。
跟缝系统7包含多个位移传感器。为了便于调整跟缝系统7的位置，本实施例还包括固定在安装板1上的调节机构8，跟缝系统7安装在调节机构8上。
本实施例为激光填丝焊接方法的有益效果在于：
1)通过沿着激光发射路径且在不同高度位置分别设置气刀装置、复合吹气装置以及旁吹装置，从高位、中位以及低位的等离子体，全方位的保障焊接工件表面的焊接环境，为提高焊接质量的稳定性提供了强有力的保障；
2)通过设置激光送丝机构，实现了激光焊接填丝工艺，有效的解决了焊缝开裂的问题；
3)在送丝机构中设置保护气体的吹气结构，一方面为了吹走焊接烟尘，减少烟尘进入导丝管，使焊接过程更稳定同时也增加了送丝装置的使用寿命；另一方面，为了更好的保护焊接熔池，获得更好的焊接接头。
4)并将送丝机构中的保护气体流道环绕送丝通道设置，使得保护气体能够均匀的全面围绕焊缝进行吹气保护，大大提高了焊接环境，提高了焊接质量；
5)通过设置环形的复合吹气装置，吹散中间位置的等离子体，吹走焊接烟尘和飞溅，保障焊接环境，为稳定焊接质量提供保障。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光填丝焊接方法，其特征在于：其包括采用一激光填丝焊接头装置对准激光待焊部位；顺着激光发射路径上在高位、中位以及低位分别设置保护气体吹气装置对待焊部位的周边空间吹入保护气体；往工件待焊部位输送焊丝，同时顺着焊丝输送方向吹入环形包围焊丝的保护气体。
2.如权利要求1所述的激光填丝焊接方法，其特征在于：所述激光填丝焊接头装置包括激光发射系统、顺着激光发射路径由上自下依次设置的气刀装置、复合吹气装置和旁吹装置，所述气刀装置、所述复合吹气装置和所述旁吹装置分别实现高位、中位以及低位的保护气体的吹出。
3.如权利要求2所述的激光填丝焊接方法，其特征在于：所述复合吹气装置包括形成激光发射通道的内筒、套设在所述内筒外的外筒、由所述内筒与所述外筒之间空间形成的环形吹气流道、对称设置在所述外筒上端两侧的且与所述环形吹气流道连通的复合气体进气口。
4.如权利要求2所述的激光填丝焊接方法，其特征在于：所述气刀装置吹出的干燥空气气压为0.5-1Mpa。
5.如权利要求2所述的激光填丝焊接方法，其特征在于：所述复合吹气装置吹出的干燥空气气压为0.2-0.7Mpa。
6.如权利要求2所述的激光填丝焊接方法，其特征在于：所述旁吹装置吹出的是99.99％的氩气，流量控制在10-20L/min。
7.如权利要求1所述的激光填丝焊接方法，其特征在于：所述激光填丝焊接头装置还包括激光送丝机构，所述激光送丝机构包括送丝导管组件、套设在所述送丝导管组件末端的吹气导入件以及设置在所述吹气导入件末端的气流导向罩，所述送丝导管组件的下端有一直径小于其他区段直径的第一管段，所述吹气导入件的内部设置有与所述第一管段连通的送丝通道、以及围绕所述送丝通道环形分布的气流通道，所述第一管段的外周设置有与所述第一管段的外表面形成一吹气腔室的套管，所述吹气腔室与所述气流通道连通，所述套管上设置有与所述吹气腔室连通的吹气进入口。
8.如权利要求3所述的激光填丝焊接方法，其特征在于：所述外筒和所述内筒均为铜质管。
9.如权利要求7所述的激光填丝焊接方法，其特征在于：所述吹气导入件中吹出的是99.99％的氩气，流量控制在10-20L/min。
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