CN1298486C - 旋转双焦点激光－mig电弧复合焊接头 - Google Patents
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Abstract
一种旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头，其主要包括两部分，一是双焦点激光焊接的旋转部分，另一部分是MIG电弧焊送丝部分，连接板将双焦点激光头与MIG电弧焊的焊枪连接起来，送丝机固定在连接板上，送丝机的下面连接的是送丝软管，焊丝经由送丝软管和导电嘴进入鹅颈里面；在鹅颈的端部连接保护嘴，连接板的中部下方连接着旋转台，旋转台通过上连接筒和反射腔连接，在反射腔的左右两端都安装有调整镜架，调整镜架上固定着反射镜，反射腔的下端通过下连接筒和升降连接筒相连，它的下端固定着激光焊接嘴；本发明是在充分利用旋转双焦点激光焊接的同时采用MIG电弧焊，旋转双焦点激光焊接和MIG电弧焊相结合，可以大大提高激光焊接工艺性能，同时可以降低装配精度的要求，使它在更为广泛的领域中得到利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头。
背景技术
目前存在的激光-电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及GMA等几种。通过激光与电弧的相互影响，可克服单种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应。复合加工时，激光产生的等离子体有利于电弧的稳定，提高加工效率。
现在复合焊接加工中的激光焦点都是固定的，工艺中遇到的问题主要是由于激光光束直径很细，焦点直径很小，焊缝桥联能力很差，要求坡口装配间隙小于0.5mm，跟踪精度要求高，同时在尚未形成熔池时热效率很低，焊缝桥联能力很差。与此同时，由于固定焦点对电弧没有搅拌作用，熔化极的电弧顶端与工件之间的电弧不稳定，容易产生缺陷。熔化极的电弧中心和激光焦点的相对位置要求比较严格，在工程中很难保证。固定焦点的激光焊接中，激光对添加丝焊是很敏感的，因此不利于焊接过程的稳定。由于金属对激光的反射率较大，所以激光的利用率较低，进一步提高加工效率受到限制。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺点，本发明人积多年从事本领域工作的经验，经过反复研究论证，终得本发明的产生；本发明提供一种旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头。
本发明采用的技术方案是：一种旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头，其特征在于：其主要包括两部分，一是激光焊接的双焦点旋转实现部分，另一部分是MIG电弧焊部分，连接板将焊接激光头与MIG电弧焊的焊枪连接起来，送丝机固定在连接板上，送丝机的下面连接的是送丝软管，与送丝软鹅颈相连，焊丝经由送丝软管和导电嘴进入鹅颈里面；在鹅颈的端部通过螺纹连接一个保护嘴，焊丝从保护嘴中出来与焊缝形成一定的角度，连接板的中部下方连接着旋转台，通过旋转台的旋转可以使下部的反射腔带动激光焊接嘴转动，旋转台通过上连接筒和反射腔连接，激光通过上连接筒进入反射腔，在反射腔的左右两端都安装有调整镜架，调整镜架上固定着反射镜，反射腔的下端通过下连接筒和升降连接筒相连，它的下端固定着激光焊接嘴，通过调节升降连接筒可以调节激光焊接嘴的高度。
通过激光焊接头的旋转电机的旋转带动激光焦点旋转，旋转电机固定在连接板上，其电机轴和连接副相连接，连接副的轴承套固定在反射腔上面。
连接副是一种把滑动和转动结合在一体的连接副，调整镜架是有两个轴可以调节俯仰的支架结构。
高度微调装置是由升降调节筒和激光焊接嘴构成的，升降调节筒的内环有螺纹，它与激光焊接嘴是周向固定。
本发明是在充分利用旋转双焦点激光焊接的同时采用MIG电弧焊，这样可以先熔化焊件的表面氧化层，在照射激光，就能提高工件对激光的吸收能力；激光照射到焊口后，MIG焊熔深又加上激光焊熔深，这样就使熔深增大；同时MIG的电弧借助激光引起的等离子体得以稳定因此，旋转双焦点激光焊接和MIG电弧焊相结合，可以大大提高激光焊接工艺性能，同时可以降低装配精度的要求，使它在更为广泛的领域中得到利用。同时可以通过焊丝成分、直径及送丝速度等参数的变化来对焊缝金属和合金系统进行调查，以防止焊接裂纹的产生。这在焊接裂纹倾向较大的中、厚板时尤为有利，填充焊丝激光焊接技术在钛、铝合金中、厚板焊接领域中具有广阔的应用前景。
通过本发明使焊接工艺得到大幅度改善。其主要优点如下：
1、焊接线能量输入密度可以有效调整；
2、增加了焊接热输入区域的宽度，它可以满足不同尺寸装配的需要；
3、对焊接熔池的搅拌进行控制，改善焊接过程；
4、与单焦点相比，双焦点焊接头可在焊缝截面上形成两个能量峰值有效改善热影响区缺陷发生；
5、与固定焦点激光头相比，旋转双焦点可以在焊丝尖端摆动，降低由于焊丝熔化不均匀所引起的焊接缺陷。
6、有利于激光能量的吸收，使焊接速度得到提高；
7、MIG电弧焊去除工件表面氧化层，降低工件焊前处理的要求。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
本发明主要包括两部分，一是激光焊接的双焦点旋转实现部分，另一部分是MIG电弧焊部分。
如图1所示，本发明旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头连接板5它的作用是将焊接激光头与MIG电弧焊的焊枪连接起来。送丝机6它固定在连接板5上，为MIG电弧焊输送焊丝。送丝机6的下面连接的是送丝软管4，送丝软鹅颈2相连，焊丝经由送丝软管4和导电嘴3进入鹅颈2里面。在鹅颈2的端部通过螺纹连接一个保护嘴1，焊丝从保护嘴1中出来与焊缝形成一定的角度。连接板5的中部下方连接着旋转台9，通过旋转台9的旋转可以使下部的反射腔12带动激光焊接嘴转动。旋转台9通过上连接筒8和反射腔12连接，激光通过上连接筒8进入反射腔。在反射腔的左右两端都安装有调整镜架13，调整镜架上固定着反射镜7。反射镜7可以通过调整镜架13的调节来进行角度调节，使之满足激光反射的要求。反射腔12的下端通过下连接筒14和升降连接筒15相连，它的下端固定着激光焊接嘴16，通过调节升降连接筒15可以调节激光焊接嘴16的高度。
通过激光焊接头的旋转电机10的旋转带动激光焦点旋转。旋转电机10固定在连接板5上，其电机轴和连接副11相连接，连接副11的轴承套固定在反射腔12上面。
下面将对双焦点的旋转运动的实现进行详细说明。连接副11是一种把滑动和转动结合在一体的连接副，这样在电机10的带动下整个反射腔可以带动激光焊接嘴相对于连接板5作绕竖直轴的摆动。与此同时，连接板5带动整个焊接头(包括激光焊接和MIG焊接部分)沿焊缝运动，这两个运动合成使激光双焦点将在焊缝附近作类椭圆的旋转运动。通过合理的控制电机10的转动速度，并且配合一定的焊接速度，这样就可以得到不同的焦点旋转形式，适合于不同的焊接要求。
反射腔12左右两端的反射镜7在安装过程中不能完全满足对中的精度要求，因此，它们的俯仰就需要通过调节装置进行微调。调整镜架13是有两个轴可以调节俯仰的支架结构。调节俯仰时，反射镜将相对于套筒进行微小的摆动。
高度微调装置是由升降调节筒15和激光焊接嘴16构成的。升降调节筒15的内环有螺纹，它与激光焊接嘴16是周向固定，这样旋转升降连接筒15时激光焊接嘴16就可在竖直方向上通过螺纹上下移动，从而来进行高度的调节。
本发明能自由的改变焦点的旋转方向、旋转的偏心矩、以及旋转的速度。而这些参数的改变不会影响激光焦点的性能，这是本激光-MIG电弧复合焊接头旋转双焦点部分设计的关键和设计的独到之处。尽管焦点是在动态的的改变，可是它自身的一切本质参数均不发生变化，其中像：焦点直径，焦点能量，焦点模式，焦点本身的能量密度分布等。于此同时，MIG电弧焊的电极不随激光焦点的旋转而选择，电极始终和激光的焦点保持相对的位置不变。而且电极与工件的焊缝成一定的角度，可以形成电弧的吹弧现象，去除焊接工件表面的氧化层，有利于焊接过程更稳定的进行。
综上所述，是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1、一种旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头，其特征在于：其主要包括两部分，一是激光焊接的双焦点旋转实现部分，另一部分是MIG电弧焊部分，连接板将双焦点激光头与MIG电弧焊的焊枪连接起来，送丝机固定在连接板上，送丝机的下面连接的是送丝软管，与送丝软鹅颈相连，焊丝经由送丝软管和导电嘴进入鹅颈里面；在鹅颈的端部通过螺纹连接一个保护嘴，焊丝从保护嘴中出来与焊缝形成一定的角度，连接板的中部下方连接着旋转台，通过旋转台的旋转可以使下部的反射腔带动激光焊接嘴转动，旋转台通过上连接筒和反射腔连接，激光通过上连接筒进入反射腔，在反射腔的左右两端都安装有调整镜架，调整镜架上固定着反射镜，反射腔的下端通过下连接筒和升降连接筒相连，它的下端固定着激光焊接嘴，通过调节升降连接筒可以调节激光焊接嘴的高度。
2、如权利要求1所述的旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头，其特征在于：通过双焦点激光焊接头的旋转电机的旋转带动激光焦点旋转，旋转电机固定在连接板上，其电机轴和连接副相连接，连接副的轴承套固定在反射腔上面。
3、如权利要求2所述的旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头，其特征在于：连接副是一种把滑动和转动结合在一体的连接副，调整镜架是有两个轴可以调节俯仰的支架结构。
4、如权利要求1所述的旋转双焦点激光-MIG电弧复合焊接头，其特征在于：高度微调装置是由升降调节筒和激光焊接嘴构成的，升降调节筒的内环有螺纹，它与激光焊接嘴是周向固定。
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