CN111730223A

CN111730223A - 一种激光焊接柔性保护装置及方法

Info

Publication number: CN111730223A
Application number: CN202010874787.XA
Authority: CN
Inventors: 李�瑞; 鲁传洋
Original assignee: Beijing Aerospace Xinfeng Machinery Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Aerospace Xinfeng Machinery Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2020-10-02

Abstract

一种激光焊接柔性保护装置及方法，用于激光焊接领域，其包括激光焊接头（2）、光纤（1）、摄像头（3）和气路水路集成面板（4），光纤（1）连接在激光焊接头（2）后端，摄像头（3）安装在激光焊接头（2）侧面，其中，激光焊接头（2）的气刀入口处设有原压缩空气输入口（8），其特征在于，将氩气管（10）的一端连接在气路水路集成面板（4）上的氩气输出口（5）上，将氩气管（10）的另一端连接在原压缩空气输入口（8）上；本发明结构简单，造价很低，解决了大功率、快速焊接钛合金、不锈钢等易氧化产品焊接时很难对焊缝熔池有效保护，造成焊缝性能的下降的问题。

Description

一种激光焊接柔性保护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种激光焊接柔性保护装置及方法，特别是一种激光焊接柔性保护方法。

背景技术

目前，激光焊接工业应用已相当普遍，特别是在航天、航空、军工企业尤为广泛，激光焊接属于非接触焊接，焊接时焊缝保护目前普遍采用方式为；光点作用工件表面斜后方单加一根或者多根铜管通过铜管对焊缝进行吹氩气保护。此种保护方法在大功率、快速焊接钛合金、不锈钢等易氧化产品时很难对焊缝熔池有效保护，造成焊缝性能的下降，特别是在小、薄、高精密试件焊接时此种焊接方法弊端尤为突出。

通过铜管通氩气进行激光焊接保护的方法，增加了焊接头焊接时所占用的空间，在对狭小空间、特殊角度、特殊结构进行焊接时，铜管易与工件形成干涉，造成无法保护或保护效果较差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光焊接保护装置及方法，实现对大功率激光、快速焊接钛合金、不锈钢等易氧化产品，狭小空间、特殊角度、特殊结构不易保护的激光焊缝的保护方法。

一种激光焊接柔性保护装置，包括激光焊接头2、光纤1、摄像头3和气路水路集成面板4，光纤1连接在激光焊接头2后端，摄像头3安装在激光焊接头2侧面，其中，激光焊接头2的气刀入口处设有原压缩空气输入口8，其特征在于，将氩气管10的一端连接在气路水路集成面板4上的氩气输出口5上，将氩气管10的另一端连接在原压缩空气输入口8上；气路水路集成面板4又由氩气源连接管17与氩气源连接；在激光焊接头2外还设有PVC罩16，激光焊接头2、光纤1、摄像头3、气路水路集成面板4和氩气管10都密封地罩在PVC罩16里面，光纤1和氩气源连接管17从PVC罩16的表面的通孔伸出到外面，光纤1和氩气源连接管17与PVC罩16的表面的通孔密封连接；在PVC罩16底部侧壁上还密封连接有氩气充气管15，氩气充气管15的一端伸在PVC罩16内，在PVC罩16上表面连接有排气管14，排气管14的下端伸在PVC罩16内；待焊接工件13放置PVC罩16内，并在激光焊接头2的正下方。

所述的PVC罩16为环形筒状硬质PVC构成的密封罩。

所述的PVC罩16也可以为软质PVC构成的密封罩。

一种激光焊接柔性保护方法，其特征在于，包括下列步骤，

步骤一、将待焊工件13及激光焊接头2和气路水路集成面板4放置在PVC罩16内，其中待焊工件13在激光焊接头2下方，激光焊接头2上端连接有光纤1，激光焊接头2侧壁上连接有摄像头3，气路水路集成面板4通过氩气源连接管17与PVC罩16外的氩气源连接，光纤1和氩气源连接管17从PVC罩16的上表面的通孔伸出并与PVC罩16上表面的通孔密封连接；气路水路集成面板4的氩气输出口5与氩气管10一端连接，氩气管10的另一端又与激光焊接头2的气刀入口处设有的原压缩空气输入口8连接；

步骤二、在PVC罩16底部侧壁上还密封连接有氩气充气管15，氩气充气管15的一端伸在PVC罩16内；在PVC罩16顶部壁上密封连接有排气管14，排气管14的下端伸在PVC罩16内；

步骤三、通过氩气充气管15向PVC罩16充氩气或者氦气，待PVC罩16充满氩气或者氦气后仍持续通过氩气充气管15充氩气或者氦气；

步骤四、通过氩气管10向原压缩空气输入口8持续输入氩气或氦气后，激光焊接头2开始焊接待焊工件13；

步骤五、在持续通过氩气充气管15充氩气或者氦气的同时，通过排气管14向外排气，使焊接产生的烟雾和热量不断排出，且保持PVC罩16内气体的气压P_内与外部环境气压P_外的差为正压。

其中，步骤三所述的通过氩气充气管15向PVC罩16充氩气或者氦气，其氩气充气管15内的流量范围在10～15L/min，并在开始焊接后氩气充气管15内的流量范围在5～10L/min；氩气输出口5的输出压力为0.5-2Mp。

步骤四所述的PVC罩16内气体的气压P_内为正压；其PVC罩16内气体的气压P_内与外部环境气压P_外的差值范围为，0＜（P_内-P_外）≤0.03。

本发明是对已有技术进行的改进，已有技术有压缩空气管7和氩气管10，本发明去掉已有技术中的压缩空气管7，将氩气管10连接到原来的原压缩空气输入口8，再在罩上的PVC罩16内也注入氩气或氦，因此，本发明完全没有了已有技术的空气输入，整个焊接过程都在氩气或氦气中进行，很好地保证了焊接质量。

本发明结构简单，造价很低，解决了大功率、快速焊接钛合金、不锈钢等易氧化产品焊接时很难对焊缝熔池有效保护，造成焊缝性能的下降的问题；本发明特别是在小、薄、高精密试件焊接时有极大的突出优势，保证了焊缝的性能和质量。

附图说明

图1、现有技术装置结构示意图；

图2、本发明装置结构示意图。

其中，1为光纤，2为激光焊接头，3为摄像头，4为气路水路集成面板，5为氩气输出口，6为压缩空气输出口，7为压缩空气管，8为原压缩空气输入口，9为保护气管支架，10为氩气管， 13为待焊工件，14为排气管，15为氩气充气管，16为PVC罩，17为氩气源连接管。

具体实施方式

实施例一：

本发明实施例一的装置如图2所示，包括激光焊接头2、光纤1、摄像头3和气路水路集成面板4，光纤1连接在激光焊接头2后端，摄像头3安装在激光焊接头2侧面，其中，激光焊接头2的气刀入口处设有原压缩空气输入口8，其特征在于，将氩气管10的一端连接在气路水路集成面板4上的氩气输出口5上，将氩气管10的另一端连接在原压缩空气输入口8上；气路水路集成面板4又由氩气源连接管17与氩气源连接；在激光焊接头2外还设有PVC罩16，PVC罩16将激光焊接头2、光纤1、摄像头3、气路水路集成面板4和氩气管10都密封地罩在里面，光纤1和氩气源连接管17从PVC罩16的表面的通孔伸出到外面，光纤1和氩气源连接管17与PVC罩16的表面的通孔密封连接；在PVC罩16底部侧壁上还密封连接有氩气充气管15，氩气充气管15的一端伸在PVC罩16内，在PVC罩16顶部壁上连接有排气管14，排气管14的下端伸在PVC罩16内；待焊接工件13放置PVC罩16内，并在激光焊接头2的正下方。

所述的PVC罩16为环形筒状硬质PVC构成罩。

本发明之方法，其特征在于，包括下列步骤，

步骤一、将待焊工件13及激光焊接头2和气路水路集成面板4放置在PVC罩16内，其中待焊工件13在激光焊接头2下方，激光焊接头2上端连接有光纤1，激光焊接头2侧壁上连接有摄像头3，气路水路集成面板4通过氩气源连接管17与PVC罩16外的氩气源连接，光纤1和氩气源连接管17从PVC罩16的上表面的通孔伸出并与PVC罩16的表面的通孔密封连接；气路水路集成面板4的氩气输出口5与氩气管10连接，氩气管10的另一端又与激光焊接头2的气刀入口处设有的原压缩空气输入口8连接；

步骤二、光纤1和氩气源连接管17从PVC罩16的表面的通孔伸出并与PVC罩16的表面的通孔密封连接；在PVC罩16底部侧壁上还密封连接有氩气充气管15，氩气充气管15的一端伸在PVC罩16内；在PVC罩16顶部壁上密封连接有排气管14，排气管14的下端伸在PVC罩16内；

步骤三、通过氩气充气管15向PVC罩16充氩气或者氦气，待PVC罩16完全膨胀后持续通过氩气充气管15充氩气或者氦气；其氩气充气管15的流量为10～13L/min，并在开始焊接后氩气充气管15的流量为5～8L/min。氩气输出口5的输出压力为0.5-1.5Mp；

步骤五、在持续通过氩气充气管15充氩气或者氦气的同时，通过排气管14向外排气，使焊接产生的烟雾和热量不断排出，且保持PVC罩16内气体的气压P_内与外部环境气压P_外的差为正压；PVC罩16内气体的气压P_内与外部环境气压P_外的差值范围为，0＜（P_内-P_外）≤0.02。

实施例二：

如实施例一所述的本发明之装置，其不同之处为所述的PVC罩16为软质PVC构成的罩,PVC罩16与激光焊接头2接触处采用密封胶或者胶带进行密封。

本发明之方法，其不同之处为，

步骤三，氩气充气管15向PVC罩16充氩气或者氦气，其氩气充气管15的流量为12～15L/min，并在开始焊接后氩气充气管15的流量为6～10L/min；氩气输出口5的输出压力为1-2Mp。

步骤五， PVC罩16内气体的气压P_内与外部环境气压P_外的差值范围为，0.01＜（P_内-P_外）≤0.03。

焊接过程中要求氩气输出压力在1-2Mp之间。

在密封好的PVC罩16上表面接入的排气管14内径为Ф6mm，的PVC罩16底端接入的氩气充气管15内径为Ф6mm，氩气充气管15充入气体为99.99%的氩气或氦气，充入气体流量不小于5L/min。

采用此柔性保护方法焊接时，先通过底端接入的氩气充气管15充入氩气，首先将PVC罩16充氩气至完全膨胀状态，然后持续以不小于5L/min的流量充氩气30min以上。

Claims

1.一种激光焊接柔性保护装置，包括激光焊接头（2）、光纤（1）、摄像头（3）和气路水路集成面板（4），光纤（1）连接在激光焊接头（2）后端，摄像头（3）安装在激光焊接头（2）侧面，其中，激光焊接头（2）的气刀入口处设有原压缩空气输入口（8），其特征在于，将氩气管（10）的一端连接在气路水路集成面板（4）上的氩气输出口（5）上，将氩气管（10）的另一端连接在原压缩空气输入口（8）上；气路水路集成面板（4）又由氩气源连接管（17）与氩气源连接；在激光焊接头（2）外还设有PVC罩（16），激光焊接头（2）、光纤（1）、摄像头（3）、气路水路集成面板（4）和氩气管（10）都密封地罩在PVC罩（16）里面，光纤（1）和氩气源连接管（17）从PVC罩（16）的上表面的通孔伸出到外面，光纤（1）和氩气源连接管（17）与PVC罩（16）的表面的通孔密封连接；在PVC罩（16）底部侧壁上还密封连接有氩气充气管（15），氩气充气管（15）的一端伸在PVC罩（16）内，在PVC罩（16）上表面密封连接有排气管（14），排气管（14）的下端伸在PVC罩（16）内；待焊接工件（13）放置PVC罩（16）内，并在激光焊接头（2）的正下方。

2.根据权利要求1所述的一种激光焊接柔性保护装置，其特征在于，PVC罩（16）为环形筒状硬质PVC构成的密封罩。

3.根据权利要求1所述的一种激光焊接柔性保护装置，其特征在于，PVC罩（16）为软质PVC构成的密封罩。

4.一种激光焊接柔性保护方法，其特征在于，包括下列步骤，

步骤一、将待焊工件（13）及激光焊接头（2）和气路水路集成面板（4）放置在PVC罩（16）内，其中待焊工件（13）在激光焊接头（2）下方，激光焊接头（2）上端连接有光纤（1），激光焊接头（2）侧壁上连接有摄像头（3），气路水路集成面板（4）通过氩气源连接管（17）与PVC罩（16）外的氩气源连接，光纤（1）和氩气源连接管（17）从PVC罩（16）的上表面的通孔伸出并与PVC罩（16）上表面的通孔密封连接；气路水路集成面板（4）的氩气输出口（5）与氩气管（10）一端连接，氩气管（10）的另一端又与激光焊接头（2）的气刀入口处设有的原压缩空气输入口（8）连接；

步骤二、在PVC罩（16）底部侧壁上还密封连接有氩气充气管（15），氩气充气管（15）的一端伸在PVC罩（16）内；在PVC罩（16）顶部壁上密封连接有排气管（14），排气管（14）的下端伸在PVC罩（16）内；

步骤三、通过氩气充气管（15）向PVC罩（16）充氩气或者氦气，待PVC罩（16）充满氩气或者氦气后仍持续通过氩气充气管（15）充氩气或者氦气；

步骤四、通过氩气管（10）向原压缩空气输入口（8）持续输入氩气或氦气后，激光焊接头（2）开始焊接待焊工件（13）；

步骤五、在持续通过氩气充气管（15）充氩气或者氦气的同时，通过排气管（14）向外排气，使焊接产生的烟雾和热量不断排出，且保持PVC罩（16）内气体的气压P_内与外部环境气压P_外的差为正压。

5.根据权利要求4所述的一种激光焊接柔性保护方法，其特征在于，步骤三所述的通过氩气充气管（15）向PVC罩（16）充氩气或者氦气，其氩气充气管（15）内的流量范围在10～15L/min，并在开始焊接后氩气充气管（15）内的流量范围在5～10L/min；氩气输出口（5）的输出压力为0.5-2Mp。

6.根据权利要求4所述的一种激光焊接柔性保护方法，其特征在于，步骤四所述的PVC罩（16）内气体的气压P_内为正压，其PVC罩（16）内气体的气压P_内与外部环境气压P_外的差值范围为，0＜（P_内-P_外）≤0.03。

7.根据权利要求5所述的一种激光焊接柔性保护方法，其特征在于，步骤四所述的PVC罩（16）内气体的气压P_内为正压，其PVC罩（16）内气体的气压P_内与外部环境气压P_外的差值范围为，0＜（P_内-P_外）≤0.03。