CN212858264U - 电磁辅助焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型电磁辅助焊接装置，包括焊接装置、电流模块和磁场模块；焊接装置用于焊接待加工件；电流模块用于在待加工件的焊道熔池处施加电流；磁场模块用于在焊道熔池处施加磁场，以对焊道熔池处的熔融金属施加向上的力。通过设置电流模块和磁场模块，当电流模块对焊道熔池处的熔融金属施加电流时，由于磁场模块在焊道熔池处施加磁场，使得通电的熔融金属在磁场中受到电磁力的作用，以支撑所述熔融金属，使得熔融金属在其自身重力、表面张力、金属蒸气压力、电磁力等共同作用下保持动态平衡，使得焊接质量更佳，并且通过此种方式，可以在保证焊接质量的同时简化焊接的工序，提高了焊接的效率。

Description

电磁辅助焊接装置

技术领域

本实用新型属于焊接技术领域，特别是涉及一种电磁辅助焊接装置。

背景技术

焊接技术在航空、航天、汽车、机械制造、船舶铝合金中被广泛应用，按其工艺过程的特点分有熔焊、压焊和钎焊三大类，随着时间的推移，其中熔焊的应用也越来越广泛，熔焊即是加热想要接合的工件使其局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。

例如，激光焊接作为熔焊的一种，经常被运用于高端大型装备的制造，随着近年来高功率高质量激光器的诞生，使得激光焊接厚板单道穿透深度可以达到30mm以上。

但采用熔焊对厚板进行焊接时，例如采用高功率激光平焊钢板时，因熔池无法在其自身重力、表面张力、金属蒸气压力的共同作用下保持动态平衡，使得焊接时会出现焊缝表面塌陷、底部驼峰甚至熔池根部滴落造成焊缝难以成型等缺陷。

目前可解决上述缺陷的厚板焊接的方法为立焊或多道焊接，但立焊要求板材竖直放置，工件装夹难度较大，工件尺寸受限；而多道焊接效率较低，焊接质量较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的焊接装置操作不便，焊接效率低下，焊接质量差的问题，提供一种电磁辅助焊接装置。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电磁辅助焊接装置，包括焊接装置、电流模块和磁场模块；

所述焊接装置用于焊接待加工件；

所述电流模块用于在所述待加工件的焊道熔池处施加电流；

所述磁场模块用于在所述焊道熔池处施加磁场，以对所述焊道熔池处的熔融金属施加向上的力。

可选地，所述磁场模块包括相对设置的磁性件，一所述磁性件的N极面向另一所述磁性件的S极。

可选地，所述磁场模块还包括调节座，所述磁性件设于所述调节座上，所述调节座用于调节所述磁性件之间和/或所述磁性件与所述待加工件之间的相对位置。

可选地，所述调节座的数量与所述磁性件的数量相对应，并且所述磁性件对应设于所述调节座上；所述调节座包括第一驱动组件和第二驱动组件；所述磁性件设于所述第一驱动组件上，所述第一驱动组件设于所述第二驱动组件上；所述第一驱动组件用于驱动所述磁性件升降，所述第二驱动组件用于驱动所述第一驱动组件和所述磁性件一起沿水平移动。

可选地，所述磁性件为永磁铁或电磁铁。

可选地，所述电流模块包括电流发生器、电刷和电刷安装座，所述电流发生器与所述电刷连接，所述电刷安装于所述电刷安装座上，并且所述电刷与所述待加工件接触，以在所述焊道熔池处施加电流。

可选地，所述电流模块还包括弹性件，所述弹性件用于给所述电刷施加弹性力以使所述电刷与所述待加工件紧密接触。

可选地，所述电刷分别位于所述焊道熔池的两侧。

可选地，电磁辅助焊接装置还包括驱动模组，所述驱动模组用于驱动所述电流模块和所述磁场模块跟随所述焊接装置同步移动。

可选地，所述驱动模组包括驱动件和底板，所述底板设于所述驱动件的输出端，所述电流模块和所述磁场模块均设于所述底板上。

本实用新型实施例提供的电磁辅助焊接装置，通过设置电流模块和磁场模块，当电流模块对焊道熔池处的熔融金属施加电流时，由于磁场模块在焊道熔池处施加磁场，使得通电的熔融金属在磁场中受到电磁力的作用，以支撑所述熔融金属，使得熔融金属在其自身重力、表面张力、金属蒸气压力、电磁力等共同作用下保持动态平衡，使得焊接质量更佳，并且通过此种方式，可以在保证焊接质量的同时简化焊接的工序，提高了焊接的效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电磁辅助焊接装置的结构示意图；

图2为图1中磁场模块和电流模块的结构示意图；

图3为图1中的电磁辅助焊接装置的部分结构示意图；

图4为图2中调节座的使用状态图；

图5为图2中调节座的爆炸图；

图6为图2中调节座的另一视角的爆炸图；

图7为图1中的磁场模块和电流模块的爆炸图。

说明书中的附图标记如下：

1、焊接装置；

2、电流模块；21、电流发生器；22、电刷；23、电刷安装座；231、安装位；24、弹性件；25、绝缘板；

3、磁场模块；31、磁性件；32、调节座；

321、第一驱动组件；3211、第一基座；3212、第二基座；3213、齿轮；3214、齿条；3215、驱动杆；3216、第一导轨；3217、第一导槽；3218、容纳槽；3219、第二导槽；

322、第二驱动组件；3221、第三基座；3222、螺接件；3223、螺杆；3224、第二导轨；3225、避空槽；

4、待加工件；41、焊道熔池；

5、驱动模组；51、驱动件；52、底板。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-3所示，本实用新型实施例提供的一种电磁辅助焊接装置，包括焊接装置1、电流模块2和磁场模块3；

焊接装置1用于焊接待加工件4；

电流模块2用于在待加工件4的焊道熔池41处施加电流；

磁场模块3用于在焊道熔池41处施加磁场，以对焊道熔池41处的熔融金属施加向上的力。

其中，如图3所示，焊接装置1可以在待加工件4的焊道上形成焊道熔池41，以实现对待加工件4的焊接；

优选地，焊接装置1的焊接方式采用激光焊接，当然，其也可以采用钨极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊或熔化极活性气体保护焊。

本实用新型实施例提供的电磁辅助焊接装置适用于对厚板的焊接。

本实用新型实施例提供的电磁辅助焊接装置，通过设置电流模块2和磁场模块3，当电流模块2对焊道熔池41处的熔融金属施加电流时，由于磁场模块3在焊道熔池41处施加磁场，使得通电的熔融金属在磁场中受到电磁力的作用，以支撑所述熔融金属，使得熔融金属在其自身重力、表面张力、金属蒸气压力、电磁力等共同作用下保持动态平衡，使得焊接质量更佳，并且通过此种方式，可以在保证焊接质量的同时简化焊接的工序，提高了焊接的效率。

其中，电磁力(安培力)是通电导线在磁场中受到的作用力。根据左手定则，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心穿入，四指指向电流方向，大拇指指向即为电磁力方向，因此，本实用新型要想获得向上的电磁力，需要先设定好磁场和电流方向。

例如，如图3所示，当磁场方向为从左往右时，为了使通电的熔融金属受到向上的安培力F，根据左手定则，施加在熔融金属的电流方向为从纸内往纸外的方向。

在一实施例中，如图3所示，磁场模块3包括相对设置的磁性件31，一磁性件31的N极面向另一磁性件31的S极，使得焊道熔池41处具有磁场，从而在电流模块2对焊道熔池41处的熔融金属施加电流时，通电的熔融金属在磁场中受到电磁力的作用，以支撑所述熔融金属，使得熔融金属在其自身重力、表面张力、金属蒸气压力、电磁力等共同作用下保持动态平衡，提高了焊接质量。

在一实施例中，如图2所示，磁场模块3还包括调节座32，磁性件31设于调节座32上，其中，调节座32仅用于调节磁性件31之间的相对位置，或者调节座32仅用于调节磁性件31与待加工件4之间的相对位置(即调节磁性件31的升降)，或者调节座32既可以用于调节磁性件31之间的相对位置，也可以用于调节磁性件31与待加工件4之间的相对位置。通过设置调节座32调节磁性件31的相对位置，可以改变焊道熔池41处的磁场强度，从而在电流不变的情况下，可以改变焊道熔池41处的熔融金属受到的电磁力。

例如，当要减小焊道熔池41处的磁场强度时，可以调节调节座32将磁性件31往远离焊道熔池41处的方向移动(降低磁性件31的位置高度)，使得焊道熔池41处的磁场强度减小。

在一实施例中，如图2和图4所示，调节座32的数量与磁性件31的数量相对应，并且磁性件31对应设于调节座32上；调节座32包括第一驱动组件321和第二驱动组件322；磁性件31设于第一驱动组件321上，第一驱动组件321设于第二驱动组件322上；第一驱动组件321用于驱动磁性件31升降，第二驱动组件322用于驱动第一驱动组件321和磁性件31一起沿水平移动。通过第一驱动组件321可以驱动磁性件31升降以靠近或远离待加工件4，通过第二驱动组件322可以驱动磁性件31沿水平移动，以使相对设置的磁性件31可以相互靠近或相互远离。

在一实施例中，如图4-6所示，第一驱动组件321包括第一基座3211、第二基座3212、齿轮3213、齿条3214和驱动杆3215；磁性件31设于第一基座3211上；第一基座3211上设有竖直布置的第一导轨3216，齿条3214固设于第一导轨3216上，第二基座3212上设有第一导槽3217和与第一导槽3217连通的容纳槽3218，第一导轨3216滑动设于第一导槽3217内，齿轮3213位于容纳槽3218内并与齿条3214啮合，驱动杆3215穿设于第二基座3212并与齿轮3213固定连接，通过拧动驱动杆3215，齿轮3213与齿条3214啮合传动，从而可以带动第一导轨3216沿第一导槽3217滑动，从而使得第一基座3211可以实现升降；

第二驱动组件322包括第三基座3221、螺接件3222和螺杆3223，第二基座3212滑动设于第三基座3221上，第二基座3212上设有第二导槽3219，螺接件3222固设于第二导槽3219内，第三基座3221上设有水平布置的第二导轨3224并且第二导轨3224上设有用于避空螺接件3222的避空槽3225，第二导轨3224滑设于第二导槽3219内，螺杆3223穿设于第三基座3221上并与螺接件3222螺纹连接，当转动螺杆3223时，由于螺纹的作用，螺接件3222能沿着螺杆3223运动，从而带动第二基座3212沿着第二导轨3224滑动(即水平移动)。

其中，为了使结构更加紧凑，第一基座3211和第一导轨3216可以作为一体，第三基座3221和第二导轨3224可以作为一体。

在一实施例中，磁性件31为永磁铁或电磁铁。当磁性件31为电磁铁时，可以通过改变电磁铁的电流大小以改变电磁铁的磁场强度，从而改变焊道熔池41处的磁场强度。

在一实施例中，如图2和图7所示，电流模块2包括电流发生器21、电刷22和电刷安装座23，电流发生器21与电刷22连接，电刷22安装于电刷安装座23上，并且电刷22与待加工件4接触，以在焊道熔池41处施加电流。电流发生器21的正负极分别与电刷22连接，通过电刷22在焊道熔池41处形成通路给所述焊道熔池41的熔融金属施加电流。其中，电流发生器21提供的为直流电。

在一实施例中，如图7所示，电流模块2还包括弹性件24，弹性件24用于给电刷22施加弹性力以使电刷22与待加工件4紧密接触。

具体地，如图7所示，电刷安装座23上设有用于安装电刷22的安装位231，弹性件24的一端固定于安装位231内，另一端与电刷22连接，电刷22可在安装位231处上下移动，其中，弹性件24可以为压簧，当待加工件4与电刷22接触时，对电刷22施加有一个向下的力，弹性件24变形，从而弹性件24对电刷22施加一个向上的弹性力，使得电刷22与待加工件4紧密接触，提高了导电的效果。

具体地，电刷22可以采用碳刷。

其中，为了防止漏电，电刷安装座23采用绝缘材料制成。或者，在电刷安装座23的下方设置绝缘板25，通过绝缘板25将电刷安装座23与其他零部件连接，绝缘板25起到绝缘的作用，以防漏电。

较优地，电刷22分别位于焊道熔池41的两侧，即电刷22相对于焊道左右错开，有利于在焊道熔池41处施加电流，以防焊接过程中电刷22接触焊道影响导电。

在一实施例中，如图1所示，电磁辅助焊接装置还包括驱动模组5，驱动模组5用于驱动电流模块2和磁场模块3跟随焊接装置1同步移动，以使得焊接处的熔融金属一直处于通电状态并且一直置于磁场环境中，使得熔融金属在其自身重力、表面张力、金属蒸气压力、电磁力等共同作用下保持动态平衡，使得焊接质量更佳。

具体地，若电流发生器21的体积较大，则电流发生器21可以放置在外部，不与电刷22和电刷安装座23一起随动，若电流发生器21体积较小，则可以与电刷22和电刷安装座23一起随动，本实用新型在此不作限制。

本实用新型较优实施例的工作过程：工作时，待加工件4先通过夹具(未示出)进行夹紧固定，焊接装置1的焊接头(例如激光头)在待加工件4的焊道上形成焊道熔池41，电流模块2对焊道熔池41处的熔融金属施加电流，磁场模块3在焊道熔池41处施加磁场，使得通电的熔融金属在磁场中受到电磁力的作用，以支撑所述熔融金属，使得所述熔融金属在其自身重力、表面张力、金属蒸气压力、电磁力等共同作用下保持动态平衡，焊接装置1沿着焊道的长度方向移动并在焊道上形成焊道熔池41，驱动模组5驱动电流模块2和磁场模块3跟随焊接装置1同步移动，以使得焊接处的熔融金属一直处于通电状态并且一直置于磁场环境中，直至将待加工件4焊接完毕。

在一实施例中，如图1所示，驱动模组5包括驱动件51和底板52，底板52设于驱动件51的输出端，电流模块2和磁场模块3均设于底板52上。通过驱动件51驱动底板52运动，从而带动电流模块2和磁场模块3一起运动。

其中，驱动件51可以采用直线电机模组。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁辅助焊接装置，其特征在于，包括焊接装置、电流模块和磁场模块；

所述焊接装置用于焊接待加工件；

所述电流模块用于在所述待加工件的焊道熔池处施加电流；

所述磁场模块用于在所述焊道熔池处施加磁场，以对所述焊道熔池处的熔融金属施加向上的力。

2.根据权利要求1所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，所述磁场模块包括相对设置的磁性件，一所述磁性件的N极面向另一所述磁性件的S极。

3.根据权利要求2所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，所述磁场模块还包括调节座，所述磁性件设于所述调节座上，所述调节座用于调节所述磁性件之间和/或所述磁性件与所述待加工件之间的相对位置。

4.根据权利要求3所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，所述调节座的数量与所述磁性件的数量相对应，并且所述磁性件对应设于所述调节座上；所述调节座包括第一驱动组件和第二驱动组件；所述磁性件设于所述第一驱动组件上，所述第一驱动组件设于所述第二驱动组件上；所述第一驱动组件用于驱动所述磁性件升降，所述第二驱动组件用于驱动所述第一驱动组件和所述磁性件一起沿水平移动。

5.根据权利要求2所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，所述磁性件为永磁铁或电磁铁。

6.根据权利要求1所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，所述电流模块包括电流发生器、电刷和电刷安装座，所述电流发生器与所述电刷连接，所述电刷安装于所述电刷安装座上，并且所述电刷与所述待加工件接触，以在所述焊道熔池处施加电流。

7.根据权利要求6所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，所述电流模块还包括弹性件，所述弹性件用于给所述电刷施加弹性力以使所述电刷与所述待加工件紧密接触。

8.根据权利要求6所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，所述电刷分别位于所述焊道熔池的两侧。

9.根据权利要求1所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，还包括驱动模组，所述驱动模组用于驱动所述电流模块和所述磁场模块跟随所述焊接装置同步移动。

10.根据权利要求9所述的电磁辅助焊接装置，其特征在于，所述驱动模组包括驱动件和底板，所述底板设于所述驱动件的输出端，所述电流模块和所述磁场模块均设于所述底板上。

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