CN115430906B - 一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴 - Google Patents
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Abstract
一种Ta‑10W曲面光纤激光焊接喷嘴，属于焊接技术领域。包括主喷嘴和副喷嘴，主喷嘴为圆柱结构，副喷嘴为空心框体结构。主喷嘴和副喷嘴之间通过导轨和滑块进行滑动连接，矩形截面的副喷嘴设计为可自由开合的嵌套式三级合页结构，在扭簧扭力作用下，在焊接过程中，副喷嘴下部的前压轮和后滚轮同构件表面接触，且保证副喷嘴同工件表面始终为柔性接触；从而满足曲面焊接时三级合页底部沿着工件曲面形状随形变化，进而保证从三级合页末端输出的保护气体同工件表面距离基本不变，保证焊缝保护效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，具体结构为采用旁轴主副双喷嘴保护的保护气体输出方式，主喷嘴输出的惰性气体对深熔小孔内喷发的羽辉进行吹除并对熔池进行保护，副喷嘴输出的惰性气体对高温状态焊缝区进行保护，适用于Ta-10W光纤激光薄壁构件二维平面及三维曲面焊接，在焊接过程中可对深熔小孔和焊缝熔池进行良好保护，属于材料加工技术领域。
背景技术
激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、工艺可控性好、接头性能好、焊接结构变形小等突出优点。同二氧化碳激光相比，光纤激光具有材料吸收率高、加工柔性大、运行稳定性高等突出优点，被广泛用于铝合金、高温合金及陶瓷材料等高反、高热强度及高熔点材料的加工。但由于其通常在大气环境中实施，光纤激光焊接存在熔池波动大、羽辉喷发速度高、焊接飞溅大等特点。故在进行焊接时，需要输入保护气体对熔池及焊缝进行保护，而保护气体的输出流量、保护气体与作用区的距离及保护气体对作用区的气体压力又对焊缝、气孔的成形具有重要的影响。
Ta-10W是一种高密度、高熔点、高强度的难熔合金材料，其密度为16.8g/cm3，熔点为3035℃，室温强度高达550MPa。同时，还具有高温强度高、抗热震性能好、线胀系数小等优点。Ta-10W难熔合金适用于高温、高压、耐腐蚀等工作环境，因此在航天领域极高热服役条件下的关键构件制造中具有良好的应用前景。
但Ta-10W合金的气体相容性较差，且对杂质元素极其敏感。Ta-10W合金在300℃开始吸氧，340℃时吸氢，700℃吸氮，导致焊缝变脆，严重影响其力学性能。激光焊接Ta-10W时具有飞溅大、热输量入大的特点，若想获得高质量的焊缝，要对小孔和熔池进行惰性气体保护，使其隔绝环境空气中的氮氧氢等有害气体，在减少气孔产生的同时阻止其出现氮化、氧化、氢化；且在吹飞羽辉的同时又对高热焊缝区进行冷却。这就需要Ta-10W焊接喷嘴在深熔小孔至300℃高温焊缝区的长度范围内均具有良好的惰性气体输出流态，从而满足Ta-10W焊缝成形质量的需求，这就要求Ta-10W焊接喷嘴输出截面为长方形，其长度方向不小于深熔小孔至300℃高温焊缝区之间的长度。
在航天领域内，三维曲面结构是常见结构形式。在Ta-10W三维结构焊接中，随着型面的变化，在焊接过程中，或将出现工件曲面同焊接喷嘴之间的距离发生变化，又或工件曲面同焊接喷嘴长度方向轮廓发生干涉，进而影响焊缝保护效果及焊接过程连续性。因此，有必要设计开发曲面焊接保护喷嘴，保证在焊接过程中焊接喷嘴同工件曲面表面距离保持不变，即保证保护喷嘴输出气体状态一致，保护气体与作用区的距离不变，从而保证焊缝质量。
发明内容
本发明目的在于提供一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，该喷嘴可对曲面焊接中的熔池及焊缝提供稳定保护，保证焊接质量，适用于Ta-10W光纤激光薄壁构件二维平面及三维曲面焊接。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，具体结构为采用旁轴主副双喷嘴保护的保护气体输出方式，主喷嘴输出的惰性气体对深熔小孔内喷发的羽辉进行吹除并对熔池进行保护，副喷嘴输出的惰性气体对高温状态焊缝区进行保护，副喷嘴组件的气体输出部件为截面为矩形的副喷嘴和镶套式三级合页组装而成。
本发明的一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，包括主喷嘴和副喷嘴，主喷嘴包括主喷嘴主体(1-1)、主喷嘴顶盖(1-2)、导轨(1-3)、滑块(1-4)、滑块支架(1-5)、光轴(1-6)、压簧(1-7)、光轴支架(1-8)，其中，主喷嘴主体(1-1)整体为中空圆柱结构，后部直径大于前部直径，主喷嘴主体(1-1)前部端口为出气口A(1-15)；主喷嘴主体(1-1)后部端口与主喷嘴顶盖(1-2)通过螺纹同轴连接，主喷嘴顶盖(1-2)设有进气口A(1-14)，用于导入主喷嘴输送惰性气体；导轨(1-3)分别通过导轨固定螺钉主喷嘴主体(1-1)前部的两侧分别对称固定安装有位于侧边的导轨(1-3)，导轨(1-3)的侧边匹配有对应的滑块(1-4)，滑块(1-4)可沿导轨(1-3)沿主喷嘴主体(1-1)轴向滑动；在导轨(1-3)两端分别固定有垂直于主喷嘴主体(1-1)轴向的光轴支架(1-8)；在导轨(1-3)远离主喷嘴主体(1-1)一侧即导轨(1-3)外侧、两光轴支架(1-8)之间固定安装有与导轨(1-3)平行的光轴(1-6)，光轴(1-6)上套有滑块支架(1-5)和压簧(1-7)，滑块支架(1-5)与滑块(1-4)固定连接，压簧(1-7)位于滑块支架(1-5)与靠近主喷嘴主体(1-1)后部的光轴支架(1-8)之间；
副喷嘴示包括副喷嘴主体(2-1)、一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)、上通轴(2-5-1)、下通轴(2-5-2)、前压轮(2-6-1)、后滚轮(2-6-2)、扭簧(2-11)、扭簧上安装柱(2-12)、扭簧下安装柱(2-13)、均化板A(2-14-1)、均化板B(2-14-2)、均化板C(2-14-3)、副喷嘴封底(2-16)；其中，一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)均为扇形空腔结构，所述扇形空腔结构沿径向截面为长方形框结构；一级合页(2-2)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸依次大于二级合页(2-3)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸，二级合页(2-3)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸大于三级合页(2-4)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸；
副喷嘴主体(2-1)为斜长方空心腔体结构，上表面为平面，上表面位于两滑块支架(1-5)的下方，且与滑块支架(1-5)固定在一起；斜长方空心腔体结构中与上表面相邻的前端面为开口端，且为倾斜的面结构，自上表面处向下表面处逐渐向后端倾斜；上表面与前端面的连接边与上通轴(2-5-1)之间组成转动副，上通轴(2-5-1)的轴向与上表面与前端面的连接边方向一致，上通轴(2-5-1)上副喷嘴主体的两侧沿上通轴(2-5-1)轴向向外依次套有前压轮(2-6-1)、第一通轴套管(2-7-1)、扭簧套管(2-10)、第一垫片(2-8-1)，然后最外端采用第一螺母(2-9-1)预紧，扭簧套管(2-10)上套有扭簧(2-11)；一级合页(2-2)、二级合页(2-3)和三级合页(2-4)各自扇形空腔结构中心角对应的顶点边均与上通轴(2-5-1)之间组成转动副，三级合页(2-4)扇形空腔结构的一个径向截面端口嵌套在二级合页(2-3)的扇形空腔结构的一个径向截面端口内，二级合页(2-3)的扇形空腔结构的另一个径向截面端口嵌套在一级合页(2-2)的扇形空腔结构的一个径向截面端口内，一级合页(2-2)的扇形空腔结构的另一个径向截面端口嵌套在副喷嘴主体(2-1)前端面的开口内，三级合页(2-4)扇形空腔结构的另一个径向截面端口作为副喷嘴主体(2-1)的出气口B(2-19)；在三级合页(2-4)扇形空腔结构的两侧分别设有扭簧下安装柱(2-13)，副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构的两侧分别设有扭簧上安装柱(2-12)，扭簧(2-11)伸出的一端采用弯钩的形式套在扭簧下安装柱(2-13)上，扭簧(2-11)伸出的另一端采用弯钩的形式套在扭簧上安装柱(2-12)上，副喷嘴主体(2-1)两侧的扭簧(2-11)对应匹配对应侧的扭簧下安装柱(2-13)、扭簧上安装柱(2-12)；
三级合页(2-4)扇形空腔结构出气口B(2-19)的下端边与下通轴(2-5-2)组成转动副，三级合页(2-4)扇形空腔结构出气口B(2-19)的下端边与下通轴(2-5-2)的轴向一致；在下通轴(2-5-2)上、三级合页(2-4)扇形空腔结构的两侧沿下通轴(2-5-2)的轴向向外依次套有后滚轮(2-6-2)、第二通轴套管(2-7-2)、第二垫片(2-8-2)，然后最外端采用第二螺母(2-9-2)预紧；
副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构后端面即与开口端相悖的面设有进气口B(2-18)，在副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构内设有平行的且有间隔的均化板A(2-14-1)、均化板B(2-14-2)、均化板C(2-14-3)，所述的均化板A(2-14-1)、均化板B(2-14-2)、均化板C(2-14-3)均为有均匀孔分布的板结构，在副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构内气流的方向垂直均化板A(2-14-1)、均化板B(2-14-2)、均化板C(2-14-3)的板面；副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构的下端面即副喷嘴封底(2-16)的形状结构可根据需要设计。
本发明的一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴为对称结构。
出气口A(1-15)位于出气口B(2-19)的正上方；
一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)、副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构之间的嵌套为密封嵌套，且一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)可绕上通轴(2-5-1)转动，从而可使得一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)形成可伸缩结构；
一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)各自扇形空腔结构中对应的扇形弧边设有凸缘结构(4)(具体形状不限制)，使得一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)可绕上通轴(2-5-1)转动时能够不脱离嵌套关系。
焊接喷嘴的工作原理为：当焊接喷嘴按照曲面轨迹沿焊接方向前进过程中，前压轮(2-6-1)和后滚轮(2-6-2)始终贴合工件表面，副喷嘴中的一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)在前压轮(2-6-1)带动下，借助导轨(1-3)及滑块(1-4)及压簧(1-7)沿导轨方向能够自由伸缩，保证副喷嘴同工件表面始终为柔性接触；从而满足曲面焊接时三级合页底部沿着工件曲面形状随形变化，进而保证从三级合页末端输出的保护气体同工件表面距离基本不变，保证焊缝保护效果。
与传统Ta-10W光纤激光焊接喷嘴相比，本发明具有以下优点：
1、主喷嘴和副喷嘴采用导轨滑块连接，组成运动副，在安装在导轨上的弹簧作用力下，保证在三维曲面焊接时，二者的相对位置随型面变化，有效防止副喷嘴同工件表面发生碰撞干涉，并保证了喷嘴输出气体的稳定性。
2、副喷嘴采用三级合页的设计，在扭簧和后滚轮共同作用下，保证下方合页始终同工件表面距离恒定，保障了副喷嘴输出气体状态一致性。
3、在三维曲面焊接时，主喷嘴输出气体满足焊接羽辉吹除和熔池保护的需求，副喷嘴的气体输出流态满足高热焊缝区的保护，满足了Ta-10W焊缝保护的需求。
附图说明
图1为Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴工作原理图；
图2为Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴示意图；
图3为Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴剖面图；
图4为Ta-10W曲面光纤激光焊接主喷嘴示意图；
图5为Ta-10W曲面光纤激光焊接副喷嘴示意图；
图中：
1、主喷嘴1-1、主喷嘴主体1-2、主喷嘴顶盖1-3、导轨1-4、滑块1-5、滑块支架1-6、光轴1-7、压簧1-8、光轴支架1-9、导轨固定螺钉1-10、滑块固定螺钉1-11、滑块支架固定螺钉1-12、光轴固定螺钉1-13、光轴支架螺钉1-14、进气口A1-15、出气口B2、副喷嘴2-1、副喷嘴主体2-2、一级合页2-3、二级合页2-4、三级合页2-5-1、上通轴2-5-2、下通轴2-6-1、前压轮2-6-2、后滚轮2-7、通轴套管2-8、垫片2-9、螺母2-10、扭簧套管2-11、扭簧2-12、扭簧上安装柱2-13、扭簧下安装柱2-14-1、均化板A 2-14-2、均化板B2-14-3、均化板C2-15、均化板固定螺钉2-16、副喷嘴封底2-17、封底螺钉2-18、进气口B2-19、出气口B3、镶套式三级合页4、凸缘结构。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
本焊接喷嘴的工作原理和主要结构分别如图1和图2所示。焊接喷嘴的主体结构包括主喷嘴和副喷嘴，主喷嘴为圆柱结构，副喷嘴为空心框体结构。主喷嘴和副喷嘴之间通过导轨和滑块进行滑动连接。同时，副喷嘴在压簧的作用下，在光轴方向可自由滑动，始终保证前压轮及后滚轮同工件表面贴合。三级合页为镶套的三角形扇形结构，其可在扭簧作用下绕上通轴做开合运动。镶套式三级合页通过凸缘结构防止一级合页、二级合页和三级合页在打开状态下发生开脱。
如图2和图3所示为Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴结构示意图，该Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴主要由主喷嘴1、副喷嘴2、镶套式三级合页3、导轨1-3、滑块1-4、压簧1-7、扭簧2-11构成。
如图4所示为Ta-10W曲面光纤激光焊接主喷嘴示意图，包括主喷嘴主体1-1、主喷嘴顶盖1-2、导轨1-3、滑块1-4、滑块支架1-5、光轴1-6、压簧1-7、光轴支架1-8。其中，主喷嘴主体1-1整体为中空圆柱结构，与主喷嘴顶盖1-2通过螺纹同轴连接，主喷嘴顶盖1-2上有进气口A1-14，用于导入主喷嘴输送惰性气体；导轨1-3分别通过导轨固定螺钉1-10对称安装在主喷嘴主体1-1两侧；滑块1-4安装在导轨1-3上；在导轨两端利用光轴支架固定螺钉1-13分别将光轴支架1-8安装在主喷嘴主体1-1两侧的导轨1-3两端，确保喷嘴使用过程中，滑块1-4在导轨1-3上不发生脱落，同时起到安装光轴1-6和压簧1-7的作用，压簧1-7同光轴1-6同轴安装。光轴1-6分别安装在光轴支架1-8上，滑块支架1-5安装在光轴上，压簧1-7套装在光轴上，并位于滑块支架上方。
图5为Ta-10W曲面光纤激光焊接副喷嘴示意图，包括副喷嘴主体2-1、一级合页2-2、二级合页2-3、三级合页2-4、上通轴2-5-1、下通轴2-5-2、前压轮2-6-1、后滚轮2-6-2、扭簧2-11、扭簧上安装柱2-12、扭簧下安装柱2-13、均化板A2-14-1、均化板B2-14-2、均化板C2-14-3、副喷嘴封底2-16。其中，副喷嘴主体2-1通过滑块支架固定螺钉1-12同滑块支架1-6刚性连接，一级合页2-2、二级合页2-3、三级合页2-4套装在副喷嘴主体2-1下方，三者通过上通轴2-5-1连接，保证一级合页2-2、二级合页2-3、三级合页2-4可以围绕上通轴2-5-1自由转动。在一级合页2-2、二级合页2-3、三级合页2-4的边缘设计凸缘结构4，防止一级合页2-2、二级合页2-3、三级合页2-4在张开状态时同副喷嘴主体2-1脱离，并可在二级合页2-3开合运动时带动一级合页2-2开合运动。在副喷嘴主体2-1上方设计前压轮2-6-1，三级合页2-4下方设计后滚轮2-6-2。前压轮2-6-1安装在上通轴2-5-1两侧，依次穿入上通轴套筒2-7、前压轮2-6-1、扭簧套筒2-10、扭簧2-11、垫片2-8并通过螺母2-9固定；后滚轮2-6-2安装在下通轴2-5-2上，并在下通轴2-5-2的两侧依次穿入下通轴套筒2-7、后滚轮2-6-2、垫片2-8并通过螺母2-9固定；保证前压轮2-6-1与后滚轮2-6-2可在工件表面自由转动。在副喷嘴主体2-1上加工有扭簧上安装柱2-12，在三级合页2-4上加工有扭簧下安装柱2-13，扭簧2-11两端分别搭接在扭簧上安装柱2-12和扭簧下安装柱2-13上，以保证在三级合页2-4在扭簧2-11伸缩形变产生的弹力作用下，后滚轮2-6-2始终同工件表面贴合。在副喷嘴主体2-1尾端连接进气口B2-13，用于导入主喷嘴输送惰性气体。在副喷嘴主体2-1腔内安装均化板A2-14-1、均化板B2-14-2、均化板C2-14-3通过均化板固定螺钉2-15固定压紧，均化板A2-14-1、均化板C2-14-3上加工有阵列小孔，且阵列小孔呈空间错开位置，起到对气体均化效果；副喷嘴主体2-1、副喷嘴封底2-16通过两侧的封底螺钉2-17固定在副喷嘴主体2-1，完成封闭腔，同时利用凸缘结构4对第一合页2-2进行限位。
工作原理，具体而言，在焊接过程中，随着曲面坡度增大，副喷嘴在自身重力及压簧1-7拉伸形变产生的弹力的作用下，借助导轨1-3及滑块1-4沿导轨方向向下滑动，后滚轮2-6-2在扭簧2-11拉伸形变产生的弹力的作用下向曲面移动，同时一级合页2-2、二级合页2-3及三级合页2-4依次展开，在此过程中，后滚轮2-6-2始终保持与工件表面贴合；当曲面坡度减小时，副喷嘴在前压轮2-6-1的作用下，借助导轨1-3及滑块1-4沿导轨方向向上收起，同时，扭簧2-11在后滚轮2-6-2的作用下压缩变形，同时将一级合页2-2、二级合页2-3及三级合页2-4收起；在工作过程中，焊接保护喷嘴与工件表面始终保持固定距离，保证了焊接状态的稳定性。
综上所述，本发明所述的一种可实现Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，满足了Ta-10W平面及曲面光纤激光焊接过程对焊接工作气体输出的要求。本发明的设计合理、操作使用方便、可控制性好，可满足Ta-10W曲面结构对羽辉调控、熔池及高热焊缝区保护的需求。
Claims (6)
1.一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，包括主喷嘴和副喷嘴，主喷嘴包括主喷嘴主体(1-1)、主喷嘴顶盖(1-2)、导轨(1-3)、滑块(1-4)、滑块支架(1-5)、光轴(1-6)、压簧(1-7)、光轴支架(1-8)，其中，主喷嘴主体(1-1)整体为中空圆柱结构，后部直径大于前部直径，主喷嘴主体(1-1)前部端口为出气口A(1-15)；主喷嘴主体(1-1)后部端口与主喷嘴顶盖(1-2)通过螺纹同轴连接，主喷嘴顶盖(1-2)设有进气口A(1-14)，用于导入主喷嘴输送惰性气体；导轨(1-3)分别通过导轨固定螺钉主喷嘴主体(1-1)前部的两侧分别对称固定安装有位于侧边的导轨(1-3)，导轨(1-3)的侧边匹配有对应的滑块(1-4)，滑块(1-4)可沿导轨(1-3)沿主喷嘴主体(1-1)轴向滑动；在导轨(1-3)两端分别固定有垂直于主喷嘴主体(1-1)轴向的光轴支架(1-8)；在导轨(1-3)远离主喷嘴主体(1-1)一侧即导轨(1-3)外侧、两光轴支架(1-8)之间固定安装有与导轨(1-3)平行的光轴(1-6)，光轴(1-6)上套有滑块支架(1-5)和压簧(1-7)，滑块支架(1-5)与滑块(1-4)固定连接，压簧(1-7)位于滑块支架(1-5)与靠近主喷嘴主体(1-1)后部的光轴支架(1-8)之间；
副喷嘴示包括副喷嘴主体(2-1)、一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)、上通轴(2-5-1)、下通轴(2-5-2)、前压轮(2-6-1)、后滚轮(2-6-2)、扭簧(2-11)、扭簧上安装柱(2-12)、扭簧下安装柱(2-13)、均化板A(2-14-1)、均化板B(2-14-2)、均化板C(2-14-3)、副喷嘴封底(2-16)；其中，一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)均为扇形空腔结构，所述扇形空腔结构沿径向截面为长方形框结构；一级合页(2-2)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸依次大于二级合页(2-3)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸，二级合页(2-3)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸大于三级合页(2-4)扇形空腔结构对应的半径和径向截面尺寸；
副喷嘴主体(2-1)为斜长方空心腔体结构，上表面为平面，上表面位于两滑块支架(1-5)的下方，且与滑块支架(1-5)固定在一起；斜长方空心腔体结构中与上表面相邻的前端面为开口端，且为倾斜的面结构，自上表面处向下表面处逐渐向后端倾斜；上表面与前端面的连接边与上通轴(2-5-1)之间组成转动副，上通轴(2-5-1)的轴向与上表面与前端面的连接边方向一致，上通轴(2-5-1)上副喷嘴主体的两侧沿上通轴(2-5-1)轴向向外依次套有前压轮(2-6-1)、第一通轴套管(2-7-1)、扭簧套管(2-10)、第一垫片(2-8-1)，然后最外端采用第一螺母(2-9-1)预紧，扭簧套管(2-10)上套有扭簧(2-11)；一级合页(2-2)、二级合页(2-3)和三级合页(2-4)各自扇形空腔结构中心角对应的顶点边均与上通轴(2-5-1)之间组成转动副，三级合页(2-4)扇形空腔结构的一个径向截面端口嵌套在二级合页(2-3)的扇形空腔结构的一个径向截面端口内，二级合页(2-3)的扇形空腔结构的另一个径向截面端口嵌套在一级合页(2-2)的扇形空腔结构的一个径向截面端口内，一级合页(2-2)的扇形空腔结构的另一个径向截面端口嵌套在副喷嘴主体(2-1)前端面的开口内，三级合页(2-4)扇形空腔结构的另一个径向截面端口作为副喷嘴主体(2-1)的出气口B(2-19)；在三级合页(2-4)扇形空腔结构的两侧分别设有扭簧下安装柱(2-13)，副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构的两侧分别设有扭簧上安装柱(2-12)，扭簧(2-11)伸出的一端采用弯钩的形式套在扭簧下安装柱(2-13)上，扭簧(2-11)伸出的另一端采用弯钩的形式套在扭簧上安装柱(2-12)上，副喷嘴主体(2-1)两侧的扭簧(2-11)对应匹配对应侧的扭簧下安装柱(2-13)、扭簧上安装柱(2-12)；
三级合页(2-4)扇形空腔结构出气口B(2-19)的下端边与下通轴(2-5-2)组成转动副，三级合页(2-4)扇形空腔结构出气口B(2-19)的下端边与下通轴(2-5-2)的轴向一致；在下通轴(2-5-2)上、三级合页(2-4)扇形空腔结构的两侧沿下通轴(2-5-2)的轴向向外依次套有后滚轮(2-6-2)、第二通轴套管(2-7-2)、第二垫片(2-8-2)，然后最外端采用第二螺母(2-9-2)预紧；
副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构后端面即与开口端相悖的面设有进气口B(2-18)，在副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构内设有平行的且有间隔的均化板A(2-14-1)、均化板B(2-14-2)、均化板C(2-14-3)，所述的均化板A(2-14-1)、均化板B(2-14-2)、均化板C(2-14-3)均为有均匀孔分布的板结构，在副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构内气流的方向垂直均化板A(2-14-1)、均化板B(2-14-2)、均化板C(2-14-3)的板面；副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构的下端面即副喷嘴封底(2-16)的形状结构可根据需要设计。
2.按照权利要求1所述的一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴为对称结构。
3.按照权利要求1所述的一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，出气口A(1-15)位于出气口B(2-19)的正上方。
4.按照权利要求1所述的一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)、副喷嘴主体(2-1)斜长方空心腔体结构之间的嵌套为密封嵌套，且一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)可绕上通轴(2-5-1)转动，从而可使得一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)形成可伸缩结构。
5.按照权利要求1所述的一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)各自扇形空腔结构中对应的扇形弧边设有凸缘结构(4)，使得一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)可绕上通轴(2-5-1)转动时能够不脱离嵌套关系。
6.按照权利要求1所述的一种Ta-10W曲面光纤激光焊接喷嘴，其特征在于，焊接喷嘴的工作原理为：当焊接喷嘴按照曲面轨迹沿焊接方向前进过程中，前压轮(2-6-1)和后滚轮(2-6-2)始终贴合工件表面，副喷嘴中的一级合页(2-2)、二级合页(2-3)、三级合页(2-4)在前压轮(2-6-1)带动下，借助导轨(1-3)及滑块(1-4)及压簧(1-7)沿导轨方向能够自由伸缩，保证副喷嘴同工件表面始终为柔性接触；从而满足曲面焊接时三级合页底部沿着工件曲面形状随形变化，进而保证从三级合页末端输出的保护气体同工件表面距离基本不变，保证焊缝保护效果。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2009166080A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | レーザ溶接方法 |
| KR20130036900A (ko) * | 2011-10-05 | 2013-04-15 | 삼성중공업 주식회사 | 용접 노즐 |
| CN106382888A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-02-08 | 华南理工大学 | 适用于垂直关节型六轴工业机器人的线激光焊缝检测装置 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009166080A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | レーザ溶接方法 |
| KR20130036900A (ko) * | 2011-10-05 | 2013-04-15 | 삼성중공업 주식회사 | 용접 노즐 |
| CN106382888A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-02-08 | 华南理工大学 | 适用于垂直关节型六轴工业机器人的线激光焊缝检测装置 |
| CN108406111A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-17 | 北京工业大学 | 一种光纤激光双层同轴保护焊接喷嘴 |
Non-Patent Citations (1)
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