CN111203640B - 一种双激光束双侧同步焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光焊接技术领域，公开了一种双激光束双侧同步焊接装置。所述双激光束双侧同步焊接装置用于对工件进行焊接，包括两个激光头、保护气供给组件及两个高透性气管，激光头用于发射激光束，每个高透性气管与一个所述激光头连接并与所述保护气供给组件相连通，所述高透性气管的出口与所述工件的待焊接位置正对，所述激光束能够穿过所述高透性气管并对待焊接位置进行焊接。本发明的双激光束双侧同步焊接装置不会损伤气管且对焊接位置保护效果好，能够最大程度地减少焊接过程中产生气孔、裂纹等缺陷，焊接质量高。

Description

一种双激光束双侧同步焊接装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种双激光束双侧同步焊接装置。

背景技术

铝合金具有高强度、耐蚀性、轻量化等诸多优点，被广泛应用于航空航天、汽车、机械制造、船舶等领域。基于铝合金导热率高、膨胀系数大等物理性能，因此工业中常常采用激光焊接的方式对铝合金结构进行焊接。激光焊接是将高密度能量集中于光斑上，因而可使热输入熔化区、热影响区减至最小，焊接质量高。

在焊接过程中，焊缝处在高温环境中易发生吸氢、吸氧反应从而导致产生气孔、裂纹等缺陷，影响焊接质量。为了解决上述问题，如图1所示，现有技术中的双激光束双侧同步焊接装置设置有气管1′，气管1′的出口设置在激光束2′的一侧，通过气管1′向焊接部位周围通惰性气体，以对焊接处进行保护。但在实际焊接时，若气管1′的出口离焊接位置较远，则保护效果不佳，在尽可能将气管1′的出口靠近焊接位置时，很容易导致激光束2′打到气管1′上发生位置干涉，不但会损伤气管，还会影响焊接效果。

因此，亟需发明一种双激光束双侧同步焊接装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种双激光束双侧同步焊接装置，激光不会损伤气管且对焊缝的保护效果好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种双激光束双侧同步焊接装置，用于对工件进行焊接，包括：

两个激光头，所述激光头其用于发射激光束；

保护气供给组件；

两个高透性气管，每个高透性气管与一个所述激光头连接并与所述保护气供给组件相连通，所述高透性气管的出口与所述工件的待焊接位置正对，所述激光束能够穿过所述高透性气管并对待焊接位置进行焊接。

可选地，所述高透性气管的出口端设置有平台部，所述激光束从所述平台部垂直射入并穿过所述高透性气管。

可选地，所述高透性气管的透射率为T，其中99％≤T＜100％。

可选地，所述高透性气管为ZnSe多晶材料或石英玻璃材料。

可选地，所述双激光束双侧同步焊接装置还包括与所述保护气供给组件相连通的焊后保护组件，所述焊后保护组件与所述激光头相连接，所述焊后保护组件的出口位于所述高透性气管后侧并与所述工件上完成焊接的部位正对。

可选地，所述焊后保护组件包括：

连接管和内气腔，所述连接管的两端分别与所述保护气供给组件和所述内气腔相连通；

外气腔，其套设于所述内气腔外部并与所述内气腔相连通，所述外气腔的出口与所述工件上完成焊接的部位正对。

可选地，所述内气腔的侧壁均布有通孔，所述内气腔通过所述通孔与所述外气腔相连通。

可选地，所述外气腔靠近所述工件的一端的纵截面为梯形，所述梯形的两个腰分别与工件平行设置。

可选地，所述双激光束双侧同步焊接装置还包括夹持组件，所述夹持组件的一端连接于所述激光头上，另一端用于夹持所述连接管和所述高透性气管。

可选地，所述夹持组件包括：

安装板，其连接于所述激光头上；

第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的两端分别与所述安装板和所述第二支撑杆的一端铰接，所述连接管和所述高透性气管连接于所述第二支撑杆的另一端。

本发明有益效果为：

本发明的双激光束双侧同步焊接装置包括激光头、保护气供给组件及高透性气管，高透性气管的出口和工件的待焊接位置正对，且激光头发射的激光束穿过高透性气管后对工件的待焊接位置进行焊接。激光束能够透过高透性气管，不会发生激光束损伤气管的问题并最大程度地保证焊接质量，故高透性气管的出口可以距离待焊接位置很近，使惰性保护气体对待焊接位置进行很好地保护，最大程度地减少焊接过程中产生气孔、裂纹等缺陷，提高焊接质量，两个激光头可以同时对T型工件的两侧进行焊接，焊接效率高。

附图说明

图1是现有技术中激光焊接装置焊接时激光束和气管的机构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的双激光束双侧同步焊接装置的结构示意图；

图3是本发明双激光束双侧同步焊接装置的局部结构示意图；

图4是本发明双激光束双侧同步焊接装置的焊后保护组件的剖视图；

图5是本发明双激光束双侧同步焊接装置的夹持组件的结构示意图；

图6是本发明双激光束双侧同步焊接装置的安装板的结构示意图。

图中：

100′-工件；1′-气管；2′-激光束

100-工件；

1-激光头；11-激光束；

2-保护气供给组件；

3-高透性气管；31-平台部；

4-焊后保护组件；41-连接管；42-内气腔；421-通孔；43-外气腔；

5-夹持组件；51-安装板；511-连接孔；512-螺纹孔；52-连接杆；53-第一支撑杆；54-第二支撑杆；55-夹头；56-万向节；

6-转向管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

激光焊接被广泛应用于铝合金的焊接中，但现有技术中的激光焊接装置在实际焊接时，若气管1′的出口离焊接位置较远，则保护效果不佳，在尽可能将气管1′的出口靠近焊接位置时，很容易导致激光束2′打到气管1′上发生位置干涉，不但会损伤气管，还会影响焊接效果。

针对上述问题，本实施例提供了一种双激光束双侧同步焊接装置，其可用于激光焊接技术领域。本实施例以双激光束双侧同步焊接装置对T型工件进行焊接为例进行说明，图2中X向为焊接方向，也是焊缝延伸的方向。如图2所示，双激光束双侧同步焊接装置用于对工件100进行焊接，包括两个激光头1、保护气供给组件2及两个高透性气管3，激光头1用于发射激光束11，每个高透性气管3与一个激光头1连接并与保护气供给组件2相连通，高透性气管3的出口与工件100的待焊接位置正对，激光束11能够穿过高透性气管3并对待焊接位置进行焊接。激光束11能够透过高透性气管3，不会发生激光束11损伤气管的问题并最大程度地保证焊接质量，故高透性气管3的出口可以距离待焊接位置很近，使惰性保护气体对待焊接位置进行很好地保护，最大程度地减少焊接过程中产生气孔、裂纹等缺陷，提高焊接质量。两个激光头1可以同时对T型工件的两侧进行焊接，焊接效率高。

具体而言，本实施例中，高透性气管3的长度不必很长，其可以通过其他普通气管与保护气供给组件相连通，优选地，如图3所示，高透性气管3和上述普通气管之间设置有变向管6，通过变向管6可以调整高透性气管3的倾斜角度及出口的方向，保证待焊接位置处于很好的气体保护氛围，且使激光束11穿过高透性气管3后正对待焊接位置。

激光束11以一定的入射角穿过高透性气管3时会产生折射，使激光束11发生微小偏移，对焊接精度产生一定的影响，为解决上述问题，如图3所示，高透性气管3的出口端设置有平台部31，激光束11从平台部31垂直射入并穿过高透性气管3。激光束11从平台部31垂直入射可以避免折射，保证激光束焊接位置精准，从而提高焊接精度。

优选地，高透性气管3的透射率为T，其中99％≤T＜100％。较高的透射率能够降低激光束11穿过高透性气管3时的能量损失，提高焊接效率。高透性气管3不仅要满足高透射率还需要耐高温，具体而言，本实施例中，高透性气管3为ZnSe多晶材料或石英玻璃材料。当然，在其他实施例中，高透性气管3也可以是其他透射率高且耐高温的材料。

在激光束11完成焊接后，刚焊接完的部位还具有较高温度，也可能产生吸氢、吸氧反应产生气孔或裂纹等缺陷。为了对工件100焊接后的部位进行保护，如图2和3所示，双激光束双侧同步焊接装置还包括与保护气供给组件2相连通的焊后保护组件4，焊后保护组件4与激光头1相连接，焊后保护组件4的出口位于高透性气管3后侧并与工件100上完成焊接的部位正对。焊后保护组件4可以向工件100刚刚完成焊接的部位通惰性保护气体，最大程度地减少焊后的部位产生气孔或裂纹等缺陷。具体而言，本实施例中，焊后保护组件4的出口部位成细长状并沿焊接方向(如图2所示X方向)延伸，从而能够对焊后的一段距离进行保护。焊后保护组件4为两组，每组焊后保护组件4连接于一个激光头1。

具体地，如图3所示，焊后保护组件4包括连接管41、内气腔42及外气腔43，连接管41的两端分别与保护气供给组件2和内气腔42相连通，外气腔43套设于内气腔42外部并与内气腔42相连通，外气腔43的出口与工件100上完成焊接的部位正对。惰性保护气体通过连接管41先进入内气腔41再进入外气腔42，内气腔42可以对从连接管41中流出的气体起到缓冲换向的作用，从而使惰性气体均匀地充满外气腔43，以对焊接完的部位进行保护。具体而言，本实施例中，内气腔42为盒状结构，且通过多个通道与外气腔43连通，以使惰性气体均布于外气腔43。优选地，外气腔43为只有朝向焊缝的一侧开口的壳状结构，且开口沿X向延伸，从而对焊接后较长的一段距离进行惰性气体保护。

优选地，如图3所示，内气腔42的侧壁均布有通孔421，内气腔42通过通孔421与外气腔43相连通。具体而言，本实施例中，内气缸42位于外气腔43内的五个侧壁上都均布有通孔421，这种设置不仅能够将外气腔43中原来的空气完全排出，还能使外气腔43中均匀地充满惰性气体，从而对焊接后的位置进行保护。

进一步优选地，如图4所示，外气腔43靠近工件100的一端的纵截面为梯形，梯形的两个腰分别与工件100平行设置。外气腔43靠近工件100的一端的纵截面为梯形能够适应T型工件的形状，从而使得外气腔43的出口更靠近焊缝，提高气体保护的效果。

为了实现高透性气管3和焊后保护组件4能够始终与激光束11同步运动，如图2和图5所示，双激光束双侧同步焊接装置还包括夹持组件5，夹持组件5的一端连接于激光头1上，另一端用于夹持连接管41和高透性气管3。通过夹持组件5能够固定连接管41和高透性气管3相对于激光头1的位置，从而准确地对焊接位置和刚焊接后的焊缝进行气体保护。本实施例中，夹持组件5为两组，每组夹持组件5连接于一个激光头1。

具体地，如图5所示，夹持组件5包括安装板51,、第一支撑杆53和第二支撑杆54，安装板51连接于激光头1上，第一支撑杆53的两端分别与安装板51和第二支撑杆54的一端铰接，连接管41和高透性气管3连接于第二支撑杆54的另一端。第一支撑杆53与第一支撑杆54和安装板51铰接，从而可以灵活调节连接管41和高透性气管3的方向。

具体而言，本实施例中，安装板51和第一支撑杆53之间还设置有连接杆52，便于第一支撑杆53和安装板51的铰接。第一支撑杆53和连接杆52之间以及第一支撑杆53和第二支撑杆54之间通过万向节56连接。可选地，第二支撑杆54的另一端设置有夹头55，连接管41和高透性气管3穿设于夹头55并被夹头55锁紧。进一步的，如图6所示，连接板51上设置有连接孔511进而螺纹孔512，螺纹孔512用于将连接板51固定在激光头1的侧壁上，连接孔511用于固定连接杆52。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双激光束双侧同步焊接装置，用于对工件（100）进行焊接，其特征在于，包括：

两个激光头（1），所述激光头（1）用于发射激光束（11）；

保护气供给组件（2）；

两个高透性气管（3），每个高透性气管与一个所述激光头（1）连接并与所述保护气供给组件（2）相连通，所述高透性气管（3）的出口与所述工件（100）的待焊接位置正对，所述激光束（11）能够透过所述高透性气管（3）并对待焊接位置进行焊接，所述高透性气管（3）为ZnSe多晶材料或石英玻璃材料；

所述高透性气管（3）的出口端设置有平台部（31），所述激光束（11）从所述平台部（31）垂直射入并透过所述高透性气管（3）；

所述双激光束双侧同步焊接装置还包括与所述保护气供给组件（2）相连通的焊后保护组件（4），所述焊后保护组件（4）与所述激光头（1）相连接，所述焊后保护组件（4）的出口位于所述高透性气管（3）后侧并与所述工件（100）上完成焊接的部位正对。

2.如权利要求1所述的双激光束双侧同步焊接装置，其特征在于，所述焊后保护组件（4）包括：

连接管（41）和内气腔（42），所述连接管（41）的两端分别与所述保护气供给组件（2）和所述内气腔（42）相连通；

外气腔（43），其套设于所述内气腔（42）外部并与所述内气腔（42）相连通，所述外气腔（43）的出口与所述工件（100）上完成焊接的部位正对。

3.如权利要求2所述的双激光束双侧同步焊接装置，其特征在于，所述内气腔（42）的侧壁均布有通孔（421），所述内气腔（42）通过所述通孔（421）与所述外气腔（43）相连通。

4.如权利要求3所述的双激光束双侧同步焊接装置，其特征在于，所述外气腔（43）靠近所述工件（100）的一端的纵截面为梯形，所述梯形的两个腰分别与工件（100）平行设置。

5.如权利要求4所述的双激光束双侧同步焊接装置，其特征在于，所述双激光束双侧同步焊接装置还包括夹持组件（5），所述夹持组件（5）的一端连接于所述激光头（1）上，另一端用于夹持所述连接管（41）和所述高透性气管（3）。

6.如权利要求5所述的双激光束双侧同步焊接装置，其特征在于，所述夹持组件（5）包括：

安装板（51），其连接于所述激光头（1）上；

第一支撑杆（53）和第二支撑杆（54），所述第一支撑杆（53）的两端分别与所述安装板（51）和所述第二支撑杆（54）的一端铰接，所述连接管（41）和所述高透性气管（3）连接于所述第二支撑杆（54）的另一端。

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