CN110000474A - 一种激光多功能复合加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明具体公开了一种激光多功能复合加工系统，包括光纤激光器以及与所述光纤激光器连接的激光焊接头；还包括送丝机以及与所述送丝机连接的送丝枪；所述送丝枪所处的空间位置通过空间调整机构进行调整。本发明实施例的激光多功能复合加工系统可以实现单激光焊接、激光填丝焊接、激光‑电弧复合焊接等多种激光加工方法，另外还包括辅助的侧吹保护气发生装置和底吹保护气发生装置可以实现各种金属材料，包括各种有色合金、活泼金属、稀有金属等的良好焊接保护，从而得到满意的焊接接头性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光多功能复合加工系统，特别是一种可以同时实现各种金属及非金属材料之间的单激光焊接、激光填丝焊接、激光-电弧复合焊接的多功能综合加工系统。
背景技术
由于具有高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的独特优势，激光焊接技术在经过短短几十年的发展后，其应用领域不仅广泛覆盖到了航空、航天、汽车、电子等工业领域，并且还朝着传统的船舶等重工业领域迅猛扩展。
和传统焊接技术相比，其最主要的优势之一就是激光具有优良的传输和聚焦特性，在经过聚焦镜组后，可以将全部能量集中于一点，从而获得高能量密度。另外，通过视窗、透镜或者光纤，可以很方便的实现远程位置与多三维可调工作台的激光焊接。最后，激光焊接工艺可以很方便的实现单面焊接双面成型，对于那些使用其它方法需要从两面焊接的接头，如果采用激光焊接工艺，则可以从单面施焊。这种灵活性开辟了接头设计的许多新思想，特别是针对某些包含不可接触表面的构件具有重要的意义。
目前为止，常用的激光焊接基本为自熔焊接方式，即焊接过程中不外加焊丝或焊料，仅通过对母材的加热、熔化和凝固形成焊接接头，对于钢铁等大多数材料而言，这种焊接方式可以获得优良的焊接接头。制约自熔焊应用于实际生产的首要因素是对拼缝间隙以及焊缝对中要求甚高（通常＜0.1mm），因而对焊接生产的装配条件要求十分苛刻。
另外，对于铝合金、镁合金等特殊材料，由于材料本身的特殊性（如高热传导率，高热胀系数，熔池低表面张力，Mg、Zn、Li合金成分的易挥发性等），以自熔焊方式连接时，由于熔化凝固过程中低沸点合金成分的蒸发造成接头性能下降，并容易产生裂纹、气孔和焊缝成形不良等缺陷。并且，很多高强度铝合金焊接性差，这种自熔性激光焊接方式由于没有添加任何材料，熔池及焊缝金属的化学成分只能随母材而定，根本不可能获得满意的焊接接头。
为了解决上述激光自熔焊的缺点和局限性，更好地拓展激光焊接的应用，人们又在激光自熔焊基础上开展了激光填丝焊接技术，激光-电弧复合焊接技术等，通过添加焊丝的方式改善焊缝成分和组织，从而达到抑制焊接缺陷和增加焊前装配间隙宽容度等目的。在合适的工艺条件下，激光填丝焊接技术及激光-电弧复合技术可大大降低激光自熔焊对工件加工与装夹精度的苛刻要求，同时可以实现在很大范围内对焊缝进行冶金成分调整，并可利用千瓦级功率的激光器来实现中、厚板的焊接。
因此，开发出一种可以同时实现上述各种功能的加工成型系统平台对于激光焊接技术在工业应用中的推广具有很强的现实意义。本发明通过设计制作了一种激光多功能复合加工系统，可以同时实现各种金属及非金属材料之间的单激光焊接、激光填丝焊接、激光-电弧复合焊接等多种加工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光多功能复合加工系统，可以同时实现各种金属及非金属材料之间的单激光焊接、激光填丝焊接、激光-电弧复合焊接等多种加工方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种激光多功能复合加工系统，包括光纤激光器以及与所述光纤激光器连接的激光焊接头；还包括送丝机以及与所述送丝机连接的送丝枪；
所述送丝枪所处的空间位置通过空间调整机构进行调整。
作为本发明进一步的方案：所述光纤激光器的输出端形成脉冲激光束，由激光传输光缆通过激光焊接头将激光输出。
作为本发明进一步的方案：所述激光焊接头和空间调整机构均拆装式固定安装在连接板上。
作为本发明进一步的方案：所述焊接激光头与连接板之间、空间调整机构与连接板之间均通过螺栓连接方式固定相连。
作为本发明进一步的方案：所述的激光多功能复合加工系统还包括位于所述连接板下方的三维可调工作台，待焊接加工的材料放置在三维可调工作台上，利用激光焊接头并配合送丝枪，以实现对放置在三维可调工作台上的待焊接加工材料的焊接处理。
作为本发明进一步的方案：所述的激光多功能复合加工系统还包括与光纤激光器、送丝机以及三维可调工作台电控连接的数控控制台，在本实施例中，通过数控控制台控制光纤激光器、送丝机以及三维可调工作台的启闭和运行，或者调整其参数设置。
作为本发明进一步的方案：所述的激光多功能复合加工系统还包括设置在所述连接板一侧的侧吹保护气发生装置以及设置在所述三维可调工作台上的底吹保护气发生装置；通过设置的侧吹保护气发生装置以及底吹保护气发生装置可以实现各种金属材料，包括各种有色合金、活泼金属、稀有金属等的良好焊接保护，从而得到满意的焊接接头性能。
作为本发明进一步的方案：所述的空间调整机构包括X螺旋调整轴组件、Y螺旋调整轴组件和Z螺旋调整轴组件；
其中，X螺旋调整轴组件拆装式固定安装连接板上，所述Y螺旋调整轴组件可调式安装在所述X螺旋调整轴组件上，所述Z螺旋调整轴组件可调式安装在所述Y螺旋调整轴组件上，且所述送丝枪可调式安装在所述Z螺旋调整轴组件上，从而实现对送丝枪空间位置的调节。
与现有技术相比，在本发明实施例提供的激光多功能复合加工系统，通过调整该空间调整机构的X螺旋调整轴组件、Y螺旋调整轴组件和Z螺旋调整轴组件，可以实现焊枪相对焊接头的X、Y、Z方向位置的精确调整，从而实现激光、焊丝相对位置在X、Y、Z方向的精确可控调整，调整精度达到0.05mm以上，螺旋调整轴组件带自锁紧装置，可确保激光、焊丝相对位置调整后的固定性，从而其可以实现焊丝参数的稳定方便可调及准确定位。综上所述，本发明实施例的激光多功能复合加工系统可以实现单激光焊接、激光填丝焊接、激光-电弧复合焊接等多种激光加工方法，另外还包括辅助的侧吹保护气发生装置和底吹保护气发生装置可以实现各种金属材料，包括各种有色合金、活泼金属、稀有金属等的良好焊接保护，从而得到满意的焊接接头性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例。
图1为本发明实施例提供的激光多功能复合加工系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的激光多功能复合加工系统中空间调整机构的示意图。
图3为本发明实施例提供的激光多功能复合加工系统中空间调整机构的主视图。
图4为本发明实施例提供的激光多功能复合加工系统中空间调整机构的侧视图。
图5为本发明实施例提供的激光多功能复合加工系统中空间调整机构的俯视图。
图中：1-光纤激光器，2-激光焊接头，3-侧吹保护气发生装置，4-底吹保护气发生装置，5-送丝机，6-数控控制台，7-空间调整机构，8-三维可调工作台，9-连接板，10-送丝枪，71-X螺旋调整轴组件，72-Y螺旋调整轴组件，73-Z螺旋调整轴组件。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-2，在本发明提供的一个实施例中，一种激光多功能复合加工系统，包括光纤激光器1以及与所述光纤激光器1连接的激光焊接头2，启动光纤激光器1运行，从而产生激光，光纤激光器1的输出端形成脉冲激光束，由激光传输光缆通过激光焊接头2将激光输出，从而为实现激光焊接工作提供条件。
请继续参阅图1和图2，本发明实施例提供的激光多功能复合加工系统还包括送丝机5以及与所述送丝机5连接的送丝枪10；
所述送丝枪10所处的空间位置通过空间调整机构7进行调整；
所述激光焊接头2和空间调整机构7均拆装式固定安装在连接板9上；
优选的，所述焊接激光头2与连接板9之间、空间调整机构7与连接板9之间均通过螺栓连接方式固定相连，这样通过本技术方案列举的固定方式是为了使得焊接激光头2与连接板9之间、空间调整机构7与连接板9之间容易拆装，只要以基本类似的技术手段实现相同的技术效果都在本发明的保护范围之内。
进一步的，所述的激光多功能复合加工系统还包括位于所述连接板9下方的三维可调工作台8，其中连接板9通过支撑件（图中未示出）固定式/可调式架设在三维可调工作台8的上方，待焊接加工的材料放置在三维可调工作台8上，利用激光焊接头2并配合送丝枪10，以实现对放置在三维可调工作台10上的待焊接加工材料的焊接处理。
所述的激光多功能复合加工系统还包括与光纤激光器1、送丝机5以及三维可调工作台8电控连接的数控控制台6，在本实施例中，通过数控控制台6控制光纤激光器1、送丝机5以及三维可调工作台8的启闭和运行，或者调整其参数设置。
更进一步的，在本发明实施例中，所述的激光多功能复合加工系统还包括设置在所述连接板9一侧的侧吹保护气发生装置3以及设置在所述三维可调工作台8上的底吹保护气发生装置4；通过设置的侧吹保护气发生装置3以及底吹保护气发生装置4可以实现各种金属材料，包括各种有色合金、活泼金属、稀有金属等的良好焊接保护，从而得到满意的焊接接头性能。
如图1-5所示，在本发明提供的提供的另一个实施例中，所述的空间调整机构7包括X螺旋调整轴组件71、Y螺旋调整轴组件72和Z螺旋调整轴组件73，其中，X螺旋调整轴组件71拆装式固定安装连接板9上，所述Y螺旋调整轴组件72可调式安装在所述X螺旋调整轴组件71上，所述Z螺旋调整轴组件73可调式安装在所述Y螺旋调整轴组件72上，且所述送丝枪10可调式安装在所述Z螺旋调整轴组件73上，从而实现对送丝枪10空间位置的调节。
且X螺旋调整轴组件71、Y螺旋调整轴组件72和Z螺旋调整轴组件73上均带自锁紧装置，可确保激光、焊丝相对位置调整后的固定性，从而其可以实现焊丝参数的稳定方便可调及准确定位。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种激光多功能复合加工系统，其特征在于，包括光纤激光器（1）以及与所述光纤激光器（1）连接的激光焊接头（2）；
还包括送丝机（5）以及与所述送丝机（5）连接的送丝枪（10）；
所述送丝枪（10）所处的空间位置通过空间调整机构（7）进行调整。
2.根据权利要求1所述的激光多功能复合加工系统，其特征在于，所述光纤激光器（1）的输出端形成脉冲激光束，由激光传输光缆通过激光焊接头（2）将激光输出。
3.根据权利要求2所述的激光多功能复合加工系统，其特征在于，所述激光焊接头（2）和空间调整机构（7）均拆装式固定安装在连接板（9）上。
4.根据权利要求1-3任一所述的激光多功能复合加工系统，其特征在于，所述焊接激光头（2）与连接板（9）之间、空间调整机构（7）与连接板（9）之间均通过螺栓连接方式固定相连。
5.根据权利要求4所述的激光多功能复合加工系统，其特征在于，所述的激光多功能复合加工系统还包括位于所述连接板（9）下方的三维可调工作台（8）。
6.根据权利要求5所述的激光多功能复合加工系统，其特征在于，所述的激光多功能复合加工系统还包括与光纤激光器（1）、送丝机（5）以及三维可调工作台（8）电控连接的数控控制台（6）。
7.根据权利要求1-3任一所述的激光多功能复合加工系统，其特征在于，所述的激光多功能复合加工系统还包括设置在所述连接板（9）一侧的侧吹保护气发生装置（3）以及设置在所述三维可调工作台（8）上的底吹保护气发生装置（4）。
8.根据权利要求5所述的激光多功能复合加工系统，其特征在于，所述的空间调整机构（7）包括X螺旋调整轴组件（71）、Y螺旋调整轴组件（72）和Z螺旋调整轴组件（73）；
所述X螺旋调整轴组件（71）拆装式固定安装连接板（9）上，所述Y螺旋调整轴组件（72）可调式安装在所述X螺旋调整轴组件（71）上，所述Z螺旋调整轴组件（73）可调式安装在所述Y螺旋调整轴组件（72）上；
所述送丝枪（10）可调式安装在所述Z螺旋调整轴组件（73）上。
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| CN112975122A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-06-18 | 南昌航空大学 | 焊接气保护装置、激光填丝焊接系统及焊接方法 |
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