CN208913368U - 一种用于激光飞行焊的吹气模块及焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于激光飞行焊的吹气模块，包括平吹气嘴，所述平吹气嘴为口哨形结构，沿其长度方向的两端分别设有出气口和进气口，所述出气口为沿平吹气嘴的宽度方向延伸设置，所述进气口为并排的若干个相同孔径的小孔组成，且沿平吹气嘴的宽度方向均匀布置。另外本实用新型还提供了包含该吹气模块的用于激光飞行焊的焊接系统。该实用新型结构简单，通过进气口和出气口的对流设计，同时采用多个进气口控制通过平吹气嘴内部气体的对流，保证了吹气模块的出气流量均匀，从而可在焊缝表面形成等离子负压而将锌蒸气吹走，有效解决了激光飞行焊焊接镀锌板过程中形成孔洞的问题。

Description

一种用于激光飞行焊的吹气模块及焊接系统

技术领域

本实用新型属于激光焊接技术领域，具体涉及一种用于激光飞行焊的吹气模块及焊接系统。

背景技术

汽车行业的制造已经步入自动，高效，高质的阶段，激光焊，相比普通焊接工艺，热源能量集中，焊接速度快，热变形小，飞溅少等优势显著，在欧美有一半的汽车零件或整车制造工艺都是采用激光焊；而在高功率的激光焊中，飞行激光焊，又以其解决高密度焊缝的连接而受人青睐。并越来越广泛的被应用到汽车的焊接制造中，相比点焊，能显著提升焊接节拍。

为了增加车体板材的抗腐蚀能力，汽车板较多的结构采用镀锌板，通过热镀锌或电镀锌工艺，能够使材料的抗腐蚀性能较大提升。然而，镀层对于激光焊，却是非常大的一个障碍，激光瞬间温度高，作用在镀锌汽车板表面，镀锌层瞬间汽化，在两层叠焊板之间，容易产生锌蒸气，在窄小空间中就容易形成较大的内部压力，瞬间无法排出就会使焊接产生气孔或飞溅。

而现行的为了克服上述镀锌板在激光焊中存在的缺陷，采用飞行焊前，使用冲压模具在每段焊缝处冲压凸台，高度在0.1～0.2mm之间，通过夹具压紧，保证零件之间叠焊时产生一个约0.2mm的间隙，确保镀锌板焊接时锌蒸气能及时排出。但是这种处理方式存在一个问题，前段工序需要处理，而且时间久了，模具磨损，就会使凸台的高度受影响，从而影响最终的焊接效果。另外，也有厂家直接采用激光打凸台工艺，通过控制激光参数，在焊接之前，直接利用激光作用在叠焊的下板材上，通过受热膨胀而使下板形成约0.2mm的凸台，这样不必考虑前道模具的磨损问题，但是会带来节拍的损失。

专利201610030837.X给出了一种解决焊缝内部孔洞的方法，但是关键结构吹气模块却没有明确的结构设计，且未针对具体的焊缝产品结构作出具体的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有激光飞行焊焊接镀锌板处理锌蒸气排出操作复杂，且影响焊接效果的问题。

为此，本实用新型提供了一种用于激光飞行焊的吹气模块，包括平吹气嘴，所述平吹气嘴为口哨形结构，沿其长度方向的两端分别设有出气口和进气口，所述出气口为沿平吹气嘴的宽度方向延伸设置，所述进气口为并排的若干个相同孔径的小孔组成，且沿平吹气嘴的宽度方向均匀布置。

进一步的，所述平吹气嘴采用紫铜材质。

进一步的，所述平吹气嘴为由半圆弧段和口径渐缩的延伸段一体成型的内部中空的腔室结构，所述进气口位于半圆弧段，所述出气口位于延伸段的端部，且所述进气口与出气口位于不同水平面。

进一步的，所述平吹气嘴内的进气口侧设置有用于过滤进气中油水的过滤器。

另外，本实用新型还提供了一种用于激光飞行焊的焊接系统，包括焊接防护房、运动机构、激光焊接头、压紧机构以及上述的吹气模块，所述运动机构、激光焊接头、压紧机构和吹气模块均设置在焊接防护房内，所述激光焊接头固定连接在所述运动机构上，且激光焊接头位于压紧机构的上方，所述吹气模块固定在所述压紧机构上，且所述吹气模块的出气口朝向与固定在所述压紧机构上工件的焊缝平行布置。

进一步的，所述吹气模块设置有多个，每个吹气模块对应工件的一段焊缝，且每个吹气模块的出气口长度比与其对应的焊缝长度长10mm。

进一步的，所述压紧机构包括用于压紧工件的两个相对平行布置的夹紧压块，以及调节夹紧压块竖直位置的连接模块，所述吹气模块固定连接在两个所述夹紧压块之间，所述连接模块连接在所述吹气模块上。

进一步的，所述吹气模块的出气口与工件焊缝的竖直间距为1～3mm，且与焊缝水平间距为3～6mm，所述吹气模块的出气口吹气压力为4～6bar。

进一步的，所述吹气模块的出气口上连接有用于控制气体流量的电磁阀，所述电磁阀与所述激光焊接头联锁控制。

上述用于激光飞行焊的焊接系统还包括设置在焊接防护房外部的除尘装置，所述焊接防护房与除尘装置之间通过抽风管道连接，所述焊接防护房上设有百叶窗。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的这种用于激光飞行焊的吹气模块结构简单，通过进气口和出气口的对流设计，同时进气口采用多个小孔控制通过平吹气嘴内部气体的对流，保证了吹气模块的出气流量均匀，从而可在焊缝表面形成等离子负压而将锌蒸气吹走，有效解决了激光飞行焊焊接镀锌板过程中形成孔洞的问题。

(2)本实用新型提供的用于激光飞行焊的焊接系统采用吹气模块对焊缝在激光焊接过程中进行同步吹气，不仅可有效保证焊接质量，而且可直接对镀锌板进行激光焊接，节省激光飞行焊前后工艺流程的时间和费用，提高了生产效率，降低了生产成本。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型中吹气模块的结构示意图；

图2是本实用新型中吹气模块的主视图；

图3是本实用新型中吹气模块的右视图；

图4是本实用新型用于激光飞行焊的焊接系统的结构示意图；

图5是本实用新型中压紧机构与吹气模块的安装结构示意图。

附图标记说明：1、平吹气嘴；2、出气口；3、进气口；4、焊接防护房；5、运动机构；6、激光焊接头；7、焊接工位；8、百叶窗；9、抽风管道；10、除尘装置；11、夹紧压块；12、吹气模块；13、连接模块；14、焊缝。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种用于激光飞行焊的吹气模块，包括平吹气嘴1，所述平吹气嘴1为口哨形结构，即由半圆弧段和口径渐缩的延伸段一体成型的内部中空的腔室结构；而沿平吹气嘴1长度方向的两端部分别设有出气口2和进气口3，所述出气口2设置在该平吹气嘴1的延伸段端部，所述出气口2为沿平吹气嘴1的宽度方向延伸设置，所述进气口3设置在该平吹气嘴1的半圆弧段中部，所述进气口3为并排的若干个相同孔径的小孔组成，且沿平吹气嘴1的宽度方向均匀布置，该吹气模块通过进气口3在一定压力下进气，进气口3的每个小孔进气压力相当，同时结合进气口端腔室空间大，出气口端腔室空间逐渐减小的设计，能够在不改变进气压力情况下，保证足够的出气压力；优化的，将所述出气口2的轴线和进气口3的轴线位于不同水平面，由此从进气口3吹入的气体不会直接从出气口2吹出，而是部分气体会经过平吹气嘴1内壁减速改变方向，从而可使得吹入的气体在平吹气嘴1内部进一步缓冲。本实施例吹气模块在对焊缝吹气过程中气体从进气口3进入平吹气嘴1内部后从与进气口3相对侧的出气口2排出，其进气口3与出气口2的对流设计保证了平吹气嘴1进出气的均匀性，同时结合平吹气嘴1的口哨形结构，气体进入平吹气嘴1内部的半圆弧段部分进行缓冲，而且进气口3采用多个小孔控制通过平吹气嘴1内部气体的对流，进一步保证了该吹气模块的出气口2处气流量的均匀性，从而使得焊缝表面形成等离子负压而将镀锌板焊接过程中产生的锌蒸气吹走，有效解决了激光飞行焊焊接镀锌板过程中形成孔洞的问题。

其中，所述平吹气嘴1采用紫铜材质，可防止焊接过程中焊缝飞溅物对该吹气模块的粘连，增加了吹气模块的使用寿命，同时还可保证其刚性强度。所述出气口2的开口宽度为1mm，所述进气口3的小孔直径为2mm，将进气口3的开口宽度设计为大于出气口2的开口宽度，有利于保证出气口2的气流量及出气压力；而为了保证出气口2排出的气体质量，所述平吹气嘴1内的进气口3一侧设置有用于过滤进气中油水的过滤器，通过过滤器保证进气去油去水，以保证吹气的清洁度，避免吹气对焊缝质量的影响，提高吹气模块的使用效果和寿命。

另外，如图4和图5所示，本实用新型还提供了一种用于激光飞行焊的焊接系统，包括焊接防护房4、运动机构5、激光焊接头6、压紧机构以及上述的吹气模块12，所述运动机构5、激光焊接头6、压紧机构和吹气模块12均设置在焊接防护房4内，所述激光焊接头6固定连接在所述运动机构5上，且激光焊接头6位于压紧机构的上方，所述吹气模块12固定在所述压紧机构上，且所述吹气模块12的出气口2朝向与固定在所述压紧机构上工件的焊缝14平行布置。在对工件（镀锌板车门）进行激光飞行焊时，通过压紧机构将工件压紧在焊接防护房4内的焊接工位7上，保证车门内板和窗框之间贴全无间隙，此时，连接在压紧机构上的吹气模块12对应在焊缝14的上方1～3mm，且与焊缝14水平方向间距3～6mm，同时通过运动机构5调节激光焊接头6的位置，使得激光焊接头6的出光聚焦至焊缝14处，开启激光焊接头6的同时吹气模块12向焊缝14表面吹气，且出气口2吹气压力达到4～6bar，通过吹气在焊缝14表面形成等离子的负压而将匙孔内的蒸汽吹走，保证焊接过程中气体逸出避免形成孔洞。本实施例的焊接系统采用吹气模块12对焊缝14在激光焊接过程中进行同步吹气，不仅可有效保证焊接质量，而且可直接对镀锌板进行激光焊接，节省激光飞行焊前后工艺流程的时间和费用，提高了生产效率，降低了生产成本。

具体的，如图5所示，所述压紧机构包括用于压紧工件的两个相对平行布置的夹紧压块11，以及调节夹紧压块11竖直位置的连接模块13，所述吹气模块12与两个所述夹紧压块11之间通过机械固定，保证连接刚性，所述连接模块13连接在所述吹气模块12上，通过连接模块13调节夹紧压块11的升降，以便控制夹紧压块11对工件的压紧程度，保证工件零间隙，操作方便，且有效提高焊缝焊接质量。

优化的，所述吹气模块12设置有多个，每个吹气模块12对应工件的一段焊缝14，以便精确控制焊缝14处的吹气压力，而且将每个吹气模块12的出气口2长度比与其对应的焊缝14长度长10mm，以保证生产中工件焊缝尺寸在偏差吹气范围内能完全覆盖，提高对焊缝14的吹气保护效果。而在激光飞行焊中控制每段焊缝时间为0.2～0.6s，两条相邻焊缝之间的过渡时间可以忽略，在不改变吹气压力的前提下，为保证吹气效果，在焊接前0～0.15s开始吹气，焊接后0～0.15s延时关闭吹气；由于激光飞行焊的单个焊点时间短，考虑到对吹气压力控制的准确性，进一步的，可在所述吹气模块12的出气口2上连接用于控制气体流量的电磁阀，所述电磁阀与所述激光焊接头6联锁控制，为了保证每次激光焊时，只有焊接处的出气口2吹气，需要给每段焊缝14编号，并与电磁阀对应，激光焊接头6开始焊接工作的同时，电磁阀开启，保证单个焊缝14吹气的压力和吹气效果；若焊接处的吹气模块12未提前吹气或者电磁阀故障，还可设置报警装置，保证整个激光飞行焊焊缝的质量可控。

另外，为了避免激光飞行焊过程中产生的焊接飞溅和烟尘对焊缝质量的影响，该焊接系统还包括除尘装置10，所述除尘装置10设置在焊接防护房4外部，所述焊接防护房4与除尘装置10之间通过抽风管道9连接，抽风管道9对应焊接工位7设置，通过抽风管道9将烟尘排出至除尘装置10中，同时所述焊接防护房4上设有百叶窗8，提高焊接操作环境。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于激光飞行焊的吹气模块，其特征在于：包括平吹气嘴，所述平吹气嘴为口哨形结构，沿其长度方向的两端分别设有出气口和进气口，所述出气口为沿平吹气嘴的宽度方向延伸设置，所述进气口为并排的若干个相同孔径的小孔组成，且沿平吹气嘴的宽度方向均匀布置。

2.如权利要求1所述的用于激光飞行焊的吹气模块，其特征在于：所述平吹气嘴采用紫铜材质。

3.如权利要求1所述的用于激光飞行焊的吹气模块，其特征在于：所述平吹气嘴为由半圆弧段和口径渐缩的延伸段一体成型的内部中空的腔室结构，所述进气口位于半圆弧段，所述出气口位于延伸段的端部，且所述进气口与出气口位于不同水平面。

4.如权利要求1所述的用于激光飞行焊的吹气模块，其特征在于：所述平吹气嘴内的进气口侧设置有用于过滤进气中油水的过滤器。

5.一种用于激光飞行焊的焊接系统，其特征在于：包括焊接防护房、运动机构、激光焊接头、压紧机构以及权利要求1～4任一项所述的吹气模块，所述运动机构、激光焊接头、压紧机构和吹气模块均设置在焊接防护房内，所述激光焊接头固定连接在所述运动机构上，且激光焊接头位于压紧机构的上方，所述吹气模块固定在所述压紧机构上，且所述吹气模块的出气口朝向与固定在所述压紧机构上工件的焊缝平行布置。

6.如权利要求5所述的用于激光飞行焊的焊接系统，其特征在于：所述吹气模块设置有多个，每个吹气模块对应工件的一段焊缝，且每个吹气模块的出气口长度比与其对应的焊缝长度长10mm。

7.如权利要求5所述的用于激光飞行焊的焊接系统，其特征在于：所述压紧机构包括用于压紧工件的两个相对平行布置的夹紧压块，以及调节夹紧压块竖直位置的连接模块，所述吹气模块固定连接在两个所述夹紧压块之间，所述连接模块连接在所述吹气模块上。

8.如权利要求5所述的用于激光飞行焊的焊接系统，其特征在于：所述吹气模块的出气口与工件焊缝的竖直间距为1～3mm，且与焊缝水平间距为3～6mm，所述吹气模块的出气口吹气压力为4～6bar。

9.如权利要求5所述的用于激光飞行焊的焊接系统，其特征在于：所述吹气模块的出气口上连接有用于控制气体流量的电磁阀，所述电磁阀与所述激光焊接头联锁控制。

10.如权利要求5所述的用于激光飞行焊的焊接系统，其特征在于：还包括设置在焊接防护房外部的除尘装置，所述焊接防护房与除尘装置之间通过抽风管道连接，所述焊接防护房上设有百叶窗。