CN110919178A - 一种用于蒙皮-桁条t型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置 - Google Patents

一种用于蒙皮-桁条t型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置 Download PDF

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Abstract

本发明展示了一种用于蒙皮‑桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置，其主要功能是在焊接过程中实时监测并调节控制保护气流量，以解决当前市场上保护气喷嘴流量只能由供气系统远程调节、无法在焊接头端部调节的难题。其特征在于：该装置包括了将喷嘴连接在激光头上的连接装置，该喷嘴形状为圆台，喷嘴圆台与连接装置均开有同轴小孔以便激光通过。喷嘴上设有气嘴接口，内部设有气体流量监测仪和传感器。气体从接口进入气体流量监测仪，并通过传感器传输到系统控制电脑上面进行显示、以供决策调控，做到实时监控和控制。该发明能够有效解决双激光束双侧同步焊接过程中保护气的实时流量监控、精确调节及焊接过程中气流量的稳定问题。

Description

一种用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气 喷嘴装置
技术领域
本发明涉及蒙皮-桁条T型结构双激光束焊接技术领域，特别是涉及一种用于双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴。
背景技术
目前在航空航天领域的T型结构件的连接较多的是铆接，这种传统的技术拥有生产效率低、劳动条件差及增加了结构的重量的缺点。而随着激光焊接的兴起，在航空航天领域也大量的投入使用。用激光焊接来代替铆接，可增加接头的强度，极大地减小了结构的重量，并且减少了成本。对蒙皮-桁条T型结构件采取的是双激光束双侧同步焊接，以实现更可靠的连接。
为了防止焊接过程中的熔融金属与活泼元素接触而被氧化，需要加入焊接保护气。在激光焊接过程中，由于金属熔滴受到了惰性气体(焊接保护气)的保护，焊缝的缺陷如熔融金属的氧化、金属蒸汽的污染和熔滴飞溅等得到了有效地抑制。但是，错误的惰性保护气的吹入方式和不稳定的保护气流极易使焊缝发生氧化，严重降低焊缝质量。所以，激光焊接过程中，对保护气流量的实时监测和柔性的保护气吹入设备是首要待实现的技术难点。
中国专利CN206493030U公开了一种激光焊接头保护气装置，该发明包括了上连接块、快换弯头、螺纹连接套、紧定螺钉、下连接块、激光透镜、O型密封圈和喷气嘴，为了解决现有激光焊接过程中保护气无法做到同轴直吹，熔滴飞溅较大的问题。
中国专利CN203900737U公开了一种激光指示焊接保护气装置，该发明包括了激光发生器及气体喷嘴等，为了解决现有激光焊接过程中保护气无法做到旁轴侧吹时的精准定位的问题。
在蒙皮-桁条T型结构的双激光束双侧同步焊接中，采用惰性保护气体旁轴侧吹的方式可以得到很好的保护效果。但目前的激光焊接喷嘴装置还无法做到焊接过程中对保护气流量的实时监测。因此，本发明设计了一种用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置，本装置具有安装方便、初始定位便捷、能对保护气流量进行实时监控并进行调节、实现旁轴侧吹的优点。能应用于各种T型结构件的双激光束焊接。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明可提供一种用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的全新的保护气喷嘴装置。该装置包括了同步定位装置，能够实现在焊接准备时进行激光头的初步定位。该装置还包括了气体流量监测仪和传感器，在焊接过程中能够进行气体流量的实时监测并控制，并且能够实现保护气的旁轴侧吹。
本发明的技术问题通过以下技术解决。
这种全新的激光焊接保护气喷嘴装置包括连接装置、喷嘴圆台、密封盖、气嘴接口、气体流量监测仪、传感器接口、传感器、同步装置。所述连接装置(1)上开设有激光通过的圆孔，圆孔与激光同轴，连接装置(1)与喷嘴圆台(6)连接为一体。所述喷嘴圆台(6)开设有激光通过的圆孔，圆孔与激光束同轴且圆孔的直径随靠近圆台底部而逐渐减小，所述喷嘴圆台(6)上包括密封盖(4)和(10)，密封盖(4)上包括传感器接口(2)，密封盖(10)上包括气嘴接口(9)，所述喷嘴圆台(6)包括了同步装置卡槽(3)和卡条(5)。
这种用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的全新的保护气喷嘴装置的特点是：
为了解决蒙皮-桁条T型结构双激光双侧同步焊接过程中保护气不能实时监测并调控的问题，我们采用的用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置中包括了气体流量监测仪(12)和传感器(15)。
焊接保护气通过气嘴接口(9)进入喷嘴装置，通过气体流量监测仪(12)实时监测并通过传感器(15)反馈给电脑显示实时数据，电脑进行调节后通过传感器(15)传递给气体流量监测仪 (12)是否需要进行调整，最后保护气从下端吹出，方式为旁轴侧吹。针对双激光束双侧同步焊接的T型结构件，保护气最佳的吹入方式为旁轴侧吹，这种方式能够减少焊缝熔池的氧化、减小焊接过程中的飞溅、减少焊缝的气孔等。
本发明的技术问题可以进一步通过以下技术解决。
所述连接装置(1)上通过四个螺栓连接，使保护气喷嘴装置与激光头紧密连接。
气体流量监测仪(12)通过拆卸密封盖(10)后进行安装，用于监测气体流量大小。
传感器(15)通过拆卸密封盖(4)后进行安装，用于数据在电脑和气体流量监测仪之间的转换。
本发明具有的优点和积极效果有：
1.保护效果好。焊接保护气喷嘴装置各组件紧密连接，不漏气，保护气从气嘴接口进入，从底部出口喷出，达到旁轴侧吹的效果，获得质量较好的焊缝。
2.同轴、同步精度高。圆孔、圆台与激光束同轴，两个喷嘴装置同步运动。
3.焊接过程中保护气可控。通过气体流量监测仪与传感器装置的配合使用，使气流量在焊接过程中可以在电脑上进行相应的监测与控制。
4.易安装、拆卸，操作方便。双激光束双侧同步焊接时可安装两个喷嘴装置，单激光焊接时可安装一个喷嘴装置。
附图说明
为了更清晰的表达本发明的结构，下面将对本发明所需要的附图进行简单的介绍。
图1为本发明用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的全新的保护气喷嘴装置整体图。
图2为本发明用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的全新的保护气喷嘴装置的主视图。
图3为本发明用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的全新保护气喷嘴装置的后视图。
图4为本发明用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的全新保护气喷嘴装置的横截面示意图。
图5为本发明用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的全新保护气喷嘴同步装置的气体出口与激光束的角度示意图。
图6为本发明的焊接保护气单喷嘴装置示意图。
图7为本发明的焊接保护气体流量监测仪和传感装置。
图8为本发明的同步定位装置示意图。
其中：1、连接装置；2、传感器接口：3、同步装置卡槽；4、密封盖；5、同步装置卡条；6、喷嘴圆台；7、激光束；8、T型结构件；9、气嘴接口；10、密封盖；11、软管；12、气体流量监测仪；13、外接导线；14、导线；15、传感器；16、电脑控制系统；17、保护气输送系统。
具体实施方式：
下面结合图及实施例进一步对本发明进行介绍。
请参阅图1～图8。用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的全新的保护气喷嘴配合示意图，其中本发明的同步装置(5)使两个喷嘴进行初步定位。连接装置(1)上有四个直径为 8mm的螺纹孔，通过螺栓与激光头紧密连接，连接装置(1)、喷嘴圆台(6)与激光束(7)同轴。气嘴接口(9)通过软管(11)导入保护气，经过气体流量检测仪(12)与传感器(15)，传感器(15)通过导线(14)与气体流量监测仪(12)相连，传感器(15)通过外接导线(13)与电脑相连。最终气体监测与控制在电脑上通过相应的程序进行。导线通道的直径为5mm，传感器接口(2)的直径为 10mm，气嘴接口(9)的直径为10mm，软管(11)的直径为8mm。
结合图1～图8所示，本发明的喷嘴装置的工作原理如下：
将两个保护气喷嘴装置在激光头上通过连接装置(1)安装好后，还需将两个保护气喷嘴装置进行同步设置，通过同步装置(5)。随后进行离焦量的设定，设定好以后将保护气通过气嘴接口(9)进行导入，焊前在电脑上设置好气体流量的大小。在焊接过程中通过传感器能在电脑上看到实时数据，并能通过反馈及时调整大小。
在本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅用来说明本发明，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上所述的实施例的变化、改进都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置，其特征在于，包括：
连接装置(1)；所述连接装置(1)与激光头通过螺栓进行连接，连接装置(1)上开设有激光通过的圆孔，圆孔与激光同轴；连接装置(1)与圆台为一体。
喷嘴圆台(6)；所述喷嘴圆台(6)上开设有激光通过的圆孔，圆孔与激光同轴，且圆孔的直径随靠近圆台底部而逐渐减小。所述喷嘴圆台(6)上包括密封盖(4)和(10)，密封盖(4)上包括传感器接口(2)，密封盖(10)上包括气嘴接口(9)；所述喷嘴圆台(6)包括了同步定位装置的卡槽(3)和卡条(5)。
2.根据权利要求1所述的用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置，其特征在于：所述连接装置(1)与激光头通过螺栓连接，连接装置(1)上设有四个螺纹孔，与激光束同轴的圆孔。
3.根据权利要求1所述的用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置，其特征在于：所述喷嘴圆台内设有气体流量监测仪(12)与传感器(15)，数据通过连接线(14)进行传输，气体在内部通过专用软管(11)进行传输。
4.根据权利要求1所述的用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置，其特征在于：所述喷嘴圆台(6)上设有同步定位装置卡槽(3)和卡条(5)。
5.根据权利要求1所述的用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置，其特征在于：所述喷嘴圆台(6)下方气体出口与激光束呈60°。
6.根据权利要求1所述的用于蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧同步焊接的保护气喷嘴装置，其特征在于：所述两个喷嘴装置的角度与相连得两个激光头的角度。
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