CN110744193A - 保护气装置和激光焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保护气装置和激光焊接设备，该保护气装置包括压筒和与压筒连接的气嘴，其中，压筒内设有气路，气路具有进气口及与进气口连通的出气口；气嘴设有喷气口；气路设置有多条，间隔设置在压筒内，且各出气口沿第一方向间隔设置，喷气口沿第一方向延伸并与各出气口均连通。本发明提供的保护气装置能够有效提高保护气的覆盖面积，提高焊接效果和焊接的稳定性。

Description

保护气装置和激光焊接设备

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，尤其涉及一种保护气装置和激光焊接设备。

背景技术

在工件的激光焊接过程中，熔池金属接触空气，会造成焊缝产生气孔、成形不佳等焊接质量问题。而且由于激光焊接温度很高，熔池金属很容易产生等离子体云或金属蒸汽，进而影响激光的传输，不利于焊接过程的稳定性。因此，需要在激光焊接过程中，通入保护气，以防止焊接时熔池金属接触空气，同时吹除等离子体云及金属蒸汽，提高焊接效果和焊接过程的稳定性。对于现有的保护气装置，典型的有排式铜管保护气装置，但是，由于铜管的直径较小，保护气覆盖面积有限，其保护效果有限，会影响工件的焊接质量。

发明内容

针对上述的激光焊接保护问题，本发明提供了一种能够有效提高焊接效果的保护气装置。

一种保护气装置，包括压筒和与压筒连接的气嘴，其中，压筒内设有气路，气路具有进气口及与进气口连通的出气口；气路设置有多条，间隔设置在压筒内，且各出气口沿第一方向间隔设置，气嘴设有喷气口，喷气口沿第一方向延伸并与各出气口均连通。

在其中一个实施例中，各进气口沿第二方向间隔设置，且第二方向垂直于第一方向。

在其中一个实施例中，气路呈L型、直线型、Z型、曲线型、折线型中的至少一种。

在其中一个实施例中，气嘴设有缓冲腔，喷气口通过缓冲腔与气路连通，在保护气流经缓冲腔的路径上，缓冲腔的容积逐渐减小。

在其中一个实施例中，气嘴包括依次连接的进气面、连接面及出气面，缓冲腔靠近出气口的一侧设于进气面上，出气面设有喷气口，进气面与连接面垂直，连接面与出气面之间的二面角为钝角。

在其中一个实施例中，还包括气接头，气接头与压筒连接，并与进气口连通。

在其中一个实施例中，气接头设有多个，每个气接头连通至少两条气路。

在其中一个实施例中，还包括连接结构，气接头通过连接结构与压筒连接。

在其中一个实施例中，还包括密封板，密封板与压筒连接，且与气嘴位于压筒的同一侧，密封板设有缺口，气嘴位于缺口内，喷气口与缺口连通。

本发明还提供了一种激光焊接设备，包括上述任一种保护气装置。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

上述的保护气装置，压筒内设有多条出气口与气嘴连通的气路，气嘴喷气口沿各出气口的设置方向延伸，各气路中的保护气在气嘴内部汇流后由气嘴喷气口喷出，能够有效提高保护气的覆盖面积，进而提高焊接效果和焊接的稳定性。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一实施方式的保护气装置的结构示意图；

图2为图1所示的保护气装置的截面示意图；

图3为图1所示的保护气装置中气嘴的结构示意图；

图4为图1所示的保护气装置中气嘴的侧视图；

图5为图4所示的气嘴在A-A方向上的剖视图；

图6为图1所示的保护气装置中密封板的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本文所使用的术语“多个”被认为是至少两个，即包括两个及两个以上。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在工件激光焊接过程中，由于空气的存在和高温造成的等离子体云或金属蒸汽，严重影响焊接效果和焊接过程的稳定性，需要在激光焊接过程中，通入保护气。但现有保护气装置，由于保护气覆盖面积有限，带来的保护效果有限，影响工件的焊接质量。基于此，本实施方式提供了一种保护气装置，以有效提高焊接效果。

具体地，请参考图1和图2，保护气装置包括压筒1和与压筒1连接的气嘴2。其中，压筒1内设有气路11，气路11具有进气口111以及与进气口111连通的出气口112。气路11设有多条，间隔设置在压筒1内，各出气口112沿第一方向I间隔设置；气嘴2设有喷气口21，喷气口21沿第一方向I延伸，并与各出气口112均连通。

需要说明的是，在本申请实施例中，第一方向I的选择与工件表面的的焊接位置相关，一般而言，第一方向I与工件表面焊接位置的焊接方向平行设置，在喷气口21面积足够大时，第一方向I也可以与工件表面焊接位置的焊接方向呈一定的角度，只要经气嘴2喷出的保护气能够在工件表面的焊接位置形成保护气层，对工件表面的焊接位置在焊接过程中起到一定保护作用即可。此外，喷气口21可以设置一个，也可以设置多个，具体由单个喷气口21的大小和工件表面焊接位置在焊接过程中对于保护气的需求量决定，本申请不对此进行唯一限定。

压筒1内间隔设置多条气路11，并且各气路11的出气口112沿第一方向I间隔设置，并与同样沿第一方向I延伸设置的喷气口21连通。保护气从各气路11的进气口111进入压筒1内，从出气口112流出，在气嘴2内汇流，并由喷气口21喷出，能够有效提高工件表面的焊接位置保护气的覆盖面积，进而能够提高工件在激光焊接过程中的焊接效果和焊接的稳定性。

多条气路11是间隔设置的，且各出气口112沿第一方向I间隔设置，则各进气口111也是间隔设置的。进气口111可以按照一定的方向设置，也可以呈无序状态分布。

如图2所示，进一步的，将进气口111沿第二方向II间隔设置，且第二方向II垂直于第一方向I。将各进气口111按照垂直于第一方向I的第二方向II进行设置，结构简单，便于生产和加工，扩大保护气装置的适用范围，利于保护气装置的推广与应用。

在本实施方式中，进气口111与出气口112分别设置在压筒1相邻的两个面上，具体到本实施例中，压筒1呈长方体状，包括相邻设置的第一表面及第二表面，进气口111设置在第一表面上，出气口112设置在第二表面上。在其他实施方式中，进气口111与出气口112还可以设置在压筒1的同一表面上，例如，进气口111和出气口112可以都设置在第二表面上，此时，气路可以呈U字型；进气口111与出气口112也可以设置在压筒1相对设置的两个面上，此处不再一一赘述。

进一步，在本实施方式中，第一表面在第二方向II上的延伸尺寸小于第二表面在第一方向I上的延伸尺寸，而且，相邻两进气口111之间的距离小于相邻两出气口112之间的距离。这样设置不仅能够确保保护气的覆盖面积较大，还能减小压筒1的体积，进而减小保护气装置所占用的空间。

进一步的，气路11的形状包括L型、直线型、Z型、曲线型、折线型中的至少一种。在一些实施例中，每条气路11的形状可以相同，例如气路11可以均为L型，每条气路11的形状也可以互不相同，例如其中一条气路为L型，其它气路为直线型或Z型等，由于存在多种排列组合的方式，此处不再一一赘述。具体到本实施方式中，气路11均设定为L型，因为L型气路易加工，且L型的气路对保护气的流动具有一定的缓冲作用，使保护气能够较为平稳的进入气嘴2内，利于保护气在气嘴2内形成均匀的气体，进而有利于提高焊接效果。

如图2和图3所示，进一步的，气嘴2设有缓冲腔22，喷气口21通过缓冲腔22与气路11连通，在保护气流经缓冲腔22的路径上，缓冲腔22的容积逐渐减小。在本实施例中所指的缓冲腔22的容积逐渐减小，是指在保护气流经缓冲腔22的路径上，缓冲腔22的容积以逐渐减小为主要趋势，包括部分路径上缓冲腔22的容积不变或增大的情况。各气路11中的保护气从各出气口112进入缓冲腔22后，缓冲腔22的缓冲作用能够实现对保护气的整流，保障保护气流经缓冲腔22后由喷气口21喷出后能够均匀吹在工件表面，并在工件表面的焊接位置处形成保护气层，从而能够有效减少焊渣，增大焊后拉力，进一步提高焊接效果。

如图3、图4和图5所示，在本实施方式中，缓冲腔22设置为台阶型的形状。更为具体地，气嘴2设有三个容腔，分别为第一容腔221、第二容腔222及第三容腔223，第一容腔221、第二容腔222与第三容腔223连通形成缓冲腔22，其中，第一容腔221与出气口112连通，第三容腔223与喷气口21连通，且第一容腔221、第二容腔222与第三容腔223的容积逐渐减小，保护气在流经缓冲腔22时会依次经过第一容腔221、第二容腔222与第三容腔223。

但不难理解的是，在其他实施方式中，气嘴2内的容腔的数目还可以是两个、四个或更多，当容腔数目大于等于3个时，其中两个或更多个容腔的容积可以相等，例如，对于本实施例中的第一容腔、第二容腔和第三容腔来说，还可以使得第一容腔与第二容腔的容积相等，或者，使得第二容腔与第三容腔的体积相等。

进一步的，缓冲腔22的形状可以是阶梯型、梯台型、圆台型、螺旋型，或者是不规则的形状。

进一步的，气嘴2包括依次连接的进气面23、连接面24和出气面25，缓冲腔22靠近出气口112的一侧设于进气面23上，出气面25设有喷气口21，进气面23与连接面24垂直，连接面24与出气面25之间的二面角为钝角。保护气进入气嘴2的方向与离开气嘴2的方向不在一条直线上，能够更加有效保障保护气在气嘴2内部缓冲混合均匀，从而有利于保障保护气能够均匀吹在工件表面的焊接位置表面，进一步提高焊接效果。此外，气嘴2设置成这种结构，能够有效保障喷气口21与工件表面的焊接位置直接相对，使保护气直接吹在工件表面的焊接位置上并形成保护气层，避免保护气因吹向其他方向造成的保护气覆盖面积小和保护气的浪费，有效提高保护气的覆盖面积，进而有利于提高工件的焊接效果，并节约保护气的用量，有助于保护气装置在工业生产上的推广与应用。

如图1和图2所示，保护气装置还包括气接头3，气接头3与压筒1连接，并与进气口111连通。气接头3用于外接提供保护气的气源，并具有良好的连接稳定性，以使保护气顺利地通入气路11内，提高焊接效果，还便于工作人员快速地拆接气源提高工作效率。不难理解的是，在其他实施方式中，还可以在压筒1上直接设置与气源相连接的接口，从而省略单独成型的气接头3。

进一步的，气接头3设有多个，每个气接头3连通至少两条气路11。气接头3设置多个，可以连接多个气源，以保障焊接过程中有充足的保护气供给。每个气接头3与至少两条气路11连通，能够在保护气供给充足的前提下，简化结构，减少占用的空间，降低焊接成本。具体到本实施例中，气接头3设有两个，气路11设有四条，每个气接头3与两条气路11连接。当然，在其他实施方式中，气接头3的数目以及气路11的数目都可以根据焊接的实际情况进行更换，例如，气接头3的数目还可以为1个、3个或更多个，气路11的数目也可以为2条、3条、5条或更多条。

值得一提的是，相邻两进气口111之间的距离较小，也能相应的减小气接头3的尺寸，进一步的减小保护气装置所占用的空间。

另外，气接头3与气路11的对应关系也可以进行更改，例如，一实施例中，气接头3还可以与气路11一一对应设置，也即每条气路11都对应连通一个气接头3，或者，在其他实施方式中，气接头3也可以只设置一个，一个气接头3对应连通所有的气路11，又或者，在其他实施方式中，每个气接头3还可以对应连通三条或更多条气路11。

需要说明的是，在本实施例的具体实施方式中，每条气路11至少与一个气接头3连通。若存在不与气接头3连通的气路11，则其他气路中的保护气会从出气口112逸入该气路11，造成保护气的浪费，进一步的，如果该气路11的进气口111未封闭，与大气连通，则保护气从该进气口111逸出，造成漏气现象，不仅造成保护气的浪费，还不能保障激光焊接过程中有足够的保护气，焊接效果差。每条气路11至少与一个气接3连接，能够保障保护气装置在工作过程中的气密性，保障保护气分布在工件表面的焊接位置，进而提高焊接效果。

具体而言，一条气路11可以与一个气接头3连通，也可以与两个或者其他数目的气接头3连通。例如，在一具体实施方式中，气接头3设有两个，气路11按照一定方向设有5条，每个气接头3分别与3条气路11连通，此时处于中间位置的气路11与两个气接头3均连通。当一条气路11与多个气接头3连通时，可以通过一定的结构设计，以保障装置的气密性，如对气接头3进行结构设计，使相邻气接头3能够紧密贴合或连接在一起，或者在相邻气接头3之间增设密封件，或者对气路11的进气口111进行结构设计保障气接头3与气路11连接的气密性。

进一步的，保护气装置还包括连接结构，气接头3通过连接结构与压筒1连接。具体而言，连接结构包括进气板41及底板42，其中一个气接头3通过进气板41与压筒1连接，能够提高气接头3与压筒1连接的稳定性；另一个气接头3通过底板42与压筒1稳定的连接在一起，同时，底板42还可以与其他外部结构和设备配合，便于保护气装置的安装与应用，扩大保护气装置的适用范围。

在本实施方式中，进气板41与底板42可拆卸，也即，连接结构为分体式结构，在其他实施方式中，进气板41还可以与底板42一体成型，也即，连接结构还可以为一体式结构。另外，在其他实施方式中，连接结构还可以省略，气接头3直接与压筒1连接即可。

如图1、图2和图5所示，保护气装置还包括密封板5，密封板5与压筒1连接，且与气嘴2位于压筒1的同一侧，密封板5设有缺口51，气嘴2位于缺口51内，喷气口21与缺口51连通。在工件激光焊接过程中，密封件5与工件能够紧密贴合，减小了保护气可充斥空间体积的相对大小，防止保护气向远离激光焊接位置扩散，不仅可以节约保护气的用量，还有助于形成稳定有效的保护气层，从而有助于提高焊接效果。

本实施例还提供了一种激光焊接设备，包括上述任一种保护气装置。本申请所说的激光焊接设备是指包括激光焊接头与上述任一种保护气装置的设备。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种保护气装置，其特征在于，包括：

压筒，内设有气路，所述气路具有进气口及与所述进气口连通的出气口；以及

气嘴，与所述压筒连接，所述气嘴设有喷气口；

其中，所述气路设有多条，间隔设置在所述压筒内，且各所述出气口沿第一方向间隔设置，所述喷气口沿所述第一方向延伸，并与各所述出气口均连通。

2.根据权利要求1所述的保护气装置，其特征在于，各所述进气口沿第二方向间隔设置，且所述第二方向垂直于所述第一方向。

3.根据权利要求1所述的保护气装置，其特征在于，所述气路的形状包括L型、直线型、Z型、曲线型、折线型中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的保护气装置，其特征在于，所述气嘴设有缓冲腔，所述喷气口通过所述缓冲腔与所述气路连通，在保护气流经所述缓冲腔的路径上，所述缓冲腔的容积逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的保护气装置，其特征在于，所述气嘴包括依次连接的进气面、连接面及出气面，所述缓冲腔靠近所述出气口的一侧设于所述进气面上，所述出气面设有所述喷气口，所述进气面与所述连接面垂直，所述连接面与所述出气面之间的二面角为钝角。

6.根据权利要求1所述的保护气装置，其特征在于，还包括气接头，所述气接头与所述压筒连接，并与所述进气口连通。

7.根据权利要求6所述的保护气装置，其特征在于，所述气接头设有多个，每个所述气接头连通至少两条所述气路。

8.根据权利要求6所述的保护气装置，其特征在于，还包括连接结构，所述气接头通过所述连接结构与所述压筒连接。

9.根据权利要求1所述的保护气装置，其特征在于，还包括密封板，所述密封板与所述压筒连接，且与所述气嘴位于所述压筒的同一侧，所述密封板设有缺口，所述气嘴位于所述缺口内，所述喷气口与所述缺口连通。

10.一种激光焊接设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的保护气装置。

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