CN205057296U - 一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，包括定位卡具(1)、连接支架(2)、连接套筒(4)和保护气喷嘴(5)，其特征在于，所述的定位卡具(1)用于将气体保护装置固定在激光头上，所述的连接支架(2)固定安装在定位卡具(1)上，所述的连接套筒(4)通过铰链旋转安装在连接支架(2)的下端，连接套筒(4)上分别安装提供保护气体的导气软管(3)和保护气喷嘴(5)，所述的保护气喷嘴(5)具有用于出气的喷头(11)，喷头(11)的截面形状为方形。本实用新型的气体保护装置能够解决厚板窄间隙激光焊接时焊缝因为气体保护不充分而出现氧化、气孔等缺陷问题。

Description

一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置

技术领域

本实用新型属于气体保护激光焊接技术领域，具体涉及一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置。

背景技术

随着现代装备的大型化发展，航空航天、核电、船舶、化工等领域对厚板结构的需求越来越多，厚板焊接问题也日益突出，成为制约大型装备制造的关键工序。针对厚板焊接难题，美国Battelle研究所于1963年提出窄间隙焊接的思想，即通过大幅度减小坡口间隙的方法降低焊接热输入，提高焊接质量。窄间隙焊接方法主要有窄间隙电弧焊和窄间隙激光焊，其中，窄间隙激光焊接技术具有热输入更低、焊接变形更小、抗干扰能力更强、接头性能更优等特点，成为目前厚板焊接领域的研究热点。

但采用窄间隙会增加气体保护的难度，由于窄间隙坡口深而窄，保护气体难以进入坡口底部，底部几层焊缝常因为气体保护不充分而出现氧化、气孔等焊接缺陷。因此，厚板窄间隙激光焊接过程的气体保护环节十分重要。理想的气体保护应具备：1)喷头内大部分保护气体能直接进入窄间隙，以提高保护气体利用率；2)保护气流具有足够的挺度，可将焊接熔池周围空气排开，3)保护气流具有良好的均匀性和稳定性，防止出现紊流使空气进入熔池；4)气体保护区域应足够大，既可以保护整个熔池，也可以将熔池上方的光致等离子体吹散，降低其对激光的屏蔽作用。

现有技术如以下中国专利：1)窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置及其调节方法，CN201310501123.9；2)一种内/外置多重保护窄间隙/超窄间隙喷嘴，CN201410352245.0；3)一种用于窄间隙非熔化极气体保护焊焊枪的非圆形截面喷嘴，CN200520070052.2；上述技术中喷嘴仅用于窄间隙电弧焊接。现有技术如：4)一种窄间隙气体保护焊用喷嘴，ZL200820053196.0；5)一种保护气喷嘴，CN201210045828.X；上述现有技术中喷头为圆筒形结构，该结构存在以下缺点：喷头直径大时，喷头两侧气流无法进入窄间隙，浪费保护气，能进入窄间隙的中间气流则存在挺度不足问题，气体保护效果较差；喷头直径小时，喷头气流能顺利进入窄间隙，但又出现保护区域过小的问题，气体保护效果仍不理想。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，能够解决厚板窄间隙激光焊接时焊缝因为气体保护不充分而出现氧化、气孔等缺陷问题。

本发明的具体技术方案是一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，包括定位卡具、连接支架、连接套筒和保护气喷嘴，其特征在于，

所述的定位卡具用于将气体保护装置固定在激光头上，

所述的连接支架固定安装在定位卡具上，

所述的连接套筒通过铰链旋转安装在连接支架的下端，连接套筒上分别安装提供保护气体的导气软管和保护气喷嘴，连接套筒内具有连通导气软管和保护气喷嘴的通道，

所述的保护气喷嘴具有用于出气的喷头，喷头的截面形状为方形。

更进一步地，所述的保护气喷嘴还包括进气的圆筒形加持端、筛板、多层铜网和隔板，所述的连接套筒上具有与该加持端相配合的安装孔，加持端能够在安装孔内移动并固定，所述的喷头内腔为保护气体通道，所述的筛板和多层铜网安装在保护气体通道内，在筛板和多层铜网后的保护气体通道沿着厚板窄间隙方向被隔板分为前保护气体通道和后保护气体通道两个保护气体通道。

更进一步地，所述的定位卡具采用卡环固定在激光头上，定位卡具具有多个定位圆孔，所述的连接支架具有与定位圆孔配合的圆杆，能够将连接支架固定安装在定位卡具的不同位置上。

更进一步地，所述的筛板和铜网倾斜放置，与保护气喷嘴中心轴线的夹角为75～85°，筛板上均匀分布通气小孔，铜网层数为3～8层。

更进一步地，所述的喷头宽度为厚板窄间隙宽度的1.5～5倍，长度为30～50mm。

更进一步地，所述的隔板厚度小于1.5mm，距喷头前端的距离为10～15mm。

更进一步地，所述的加持端的外径为8～15mm。

更进一步地，所述后保护气通道的下端面倾斜，与隔板成30～60°的夹角，下端面两侧带有耐高温的柔性裙边。

本实用新型的有益效果是：1)调节方便，通过改变连接支架在定位卡具中的位置，可调整保护气喷嘴的上下前后位置，通过改变连接套筒的倾角和喷嘴加持端进入套筒的长度，可调整保护气的喷出角度和位置；2)采用方筒形喷头结构，与常用圆筒形喷头相比，能使更多的保护气进入厚板窄间隙坡口内，降低保护气的消耗量；3)喷头被隔板分为前后两个保护气通道，前保护气通道可保护熔池及其前方区域并吹散光致等离子体，后保护气通道可保护熔池及其后方区域；4)喷嘴内放置筛板和铜网可增加气流的均匀性和稳定性，筛板和铜网倾斜放置可增大前保护气通道中气体的挺直度；5)后保护气通道下端面倾斜一定角度，可增大气体保护区域，下端面两侧带有耐高温柔性裙边，可隔绝外部空气，有利于维持熔池周围的保护气氛。

附图说明

图1为本实用新型的厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型的气体保护装置的定位卡具的横剖面结构视图；

图3为本实用新型的气体保护装置的连接套筒的纵剖面结构视图；

图4为本实用新型的气体保护装置的保护气喷嘴的纵剖面结构视图；

图5为图4中A-A向视图；

图6为图4中B-B剖视图；

其中，1.定位卡具，2.连接支架，3.导气软管，4.连接套筒，5.保护气喷嘴，6.激光束，7.焊接熔池，8.厚板，9.窄间隙坡口，10.加持端，11.喷头，12.铜网，13.筛板，14.隔板，15.前保护气通道，16.后保护气通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体技术方案作进一步地描述。

如图1-6所示，本实用新型的一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，包括定位卡具1、连接支架2、连接套筒4和保护气喷嘴5，定位卡具1为卡环结构，卡环右伸长端设有4个定位圆孔；连接支架2上端为圆杆结构，可安装在定位圆孔中。连接支架2下端为开U型槽的方形结构，通过铰链安装连接套筒4，连接套筒4可固定在任意旋转位置。连接套筒4内部为连通导气软管3和保护气喷嘴5通孔，连接套筒4前端开有沟槽和螺栓孔，用于安装保护气喷嘴5，其后端与导气软管3相连。保护气喷嘴5上部为圆筒形加持端10，下部为方筒形喷头11，喷头11上方放置筛板13和多层铜网12，下方被隔板14分为前后两个保护气通道15、16，后保护气通道16下端面两侧带有耐高温的柔性裙边。

实施例1

本实施例的厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置结构如上所述，具体尺寸：

筛板13和铜网12倾斜放置，与保护气喷嘴5中心轴线的夹角为80°，筛板13内均匀分布直径为2mm通气小孔，铜网12层数为5层。喷头11截面为矩形，宽度为15mm，长度为40mm。隔板14厚度为1mm，距喷头11前端的距离为10mm。加持端10的外径为12mm，后保护气通道16的下端面倾斜，与隔板14成45°的夹角。

厚板窄间隙激光焊接时，所用母材为20mm厚7A52铝合金板，焊材为ER5356焊丝，焊接工艺参数为：激光功率为3200W，焊接速度为0.6m/min，送丝速度为1.5m/min，窄间隙坡口为I型，坡口宽度为3mm焊接层数为8层。采用该气体保护装置进行窄间隙激光焊接，保护气体采用高纯氩气，保护气流量为20L/min，所得到焊缝表面及内部均未发现氧化、气孔等缺陷。

Claims (8)

1.一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，包括定位卡具(1)、连接支架(2)、连接套筒(4)和保护气喷嘴(5)，其特征在于，

所述的定位卡具(1)用于将气体保护装置固定在激光头上，

所述的连接支架(2)固定安装在定位卡具(1)上，

所述的连接套筒(4)通过铰链旋转安装在连接支架(2)的下端，连接套筒(4)上分别安装提供保护气体的导气软管(3)和保护气喷嘴(5)，连接套筒(4)内具有连通导气软管(3)和保护气喷嘴(5)的通道，

所述的保护气喷嘴(5)具有用于出气的喷头(11)，喷头(11)的截面形状为方形。

2.如权利要求1所述的一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，其特征在于，所述的保护气喷嘴(5)还包括进气的圆筒形加持端(10)、筛板(13)、多层铜网(12)和隔板(14)，所述的连接套筒(4)上具有与该加持端(10)相配合的安装孔，加持端(10)能够在安装孔内移动并固定，所述的喷头(11)内腔为保护气体通道，所述的筛板(13)和多层铜网(12)安装在保护气体通道内，在筛板(13)和多层铜网(12)后的保护气体通道沿着厚板窄间隙方向被隔板(14)分为前保护气体通道(15)和后保护气体通道(16)两个保护气体通道。

3.如权利要求1所述的一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，其特征在于，所述的定位卡具(1)采用卡环固定在激光头上，定位卡具(1)具有多个定位圆孔，所述的连接支架(2)具有与定位圆孔配合的圆杆，能够将连接支架(2)固定安装在定位卡具(1)的不同位置上。

4.如权利要求2所述的一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，其特征在于，所述的筛板(13)和铜网(12)倾斜放置，与保护气喷嘴(5)中心轴线的夹角为75～85°，筛板(13)上均匀分布通气小孔，铜网(12)层数为3～8层。

5.如权利要求1所述的一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，其特征在于，所述的喷头(11)宽度为厚板窄间隙宽度的1.5～5倍，长度为30～50mm。

6.如权利要求2所述的一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，其特征在于，所述的隔板(14)厚度小于1.5mm，距喷头(11)前端的距离为10～15mm。

7.如权利要求2所述的一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，其特征在于，所述的加持端(10)的外径为8～15mm。

8.如权利要求2所述的一种厚板窄间隙激光焊接用气体保护装置，其特征在于，所述后保护气通道(16)的下端面倾斜，与隔板(14)成30～60°的夹角，下端面两侧带有耐高温的柔性裙边。