CN219767123U - 一种激光焊接同步侧送粉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光焊接同步侧送粉装置，包括焊枪、机械臂安装接头、保护气机构、送粉机构；所述焊枪固定在机械臂安装接头上，焊枪的下端连接有保护气机构；所述保护气机构包括送气筒、连接盘；所述送气筒内部沿纵向方向设置有多组出气通道，所述出气通道沿筒体内壁呈向下弯曲的弧线型；所述送粉机构包括送粉管、送粉管支架、送粉器，所述送粉管支架顶端固定在机械臂安装接头上、送粉管支架的下端开设弧形槽，所述送粉管通过紧固螺栓固定在弧形槽内，所述送粉管的前端指向高能激光束辐照区。本实用新型送粉过程更顺畅，不容易堵粉，避免了因堵粉导致枪头烧损，焊接效果更稳定、安全性更高。

Description

一种激光焊接同步侧送粉装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光焊接同步侧送粉装置，属于激光焊接技术领域。

背景技术

激光粉末焊接，是利用激光做热源，激光束经导光系统聚焦在工件材料表面的接缝处，形成一非常小的熔池，同时将事先合金化或机械方法混合后的粉末通过送粉喷嘴注入到激光熔池中，并通过激光束对工件的扫描，粉末合金材料和基体材料同时熔化，冷却凝固即形成焊缝，将两块分离的工件连成一个整体。激光粉末焊接利用了粉末填充材料的优点，降低了激光焊接对工件焊前坡口准备和接头装配精度的要求，同时由于粉末材料的熔化并熔入到母材，向工件接缝处加入最小量的热量，有助于消除焊缝热影响区的裂纹，改善焊缝的冶金特性，提高焊接接头的机械性能，目前已经成为激光焊接技术的一个新的发展方向。

激光粉末填充焊接的同步送粉方式主要是同轴送粉方式，即在焊枪枪头均匀布置多个输粉管，使输送的粉末束流与激光束同轴；使用这种送粉方式的激光粉末填充焊接能得到各向同性、质量一致的焊缝，并且能够对直线、圆弧、曲线的加工轨迹进行焊接加工。但是在实际加工中，仍有许多不便：

1、同轴送粉出粉口较窄，且喷嘴与熔池距离较近、反射激光及焊接熔池的辐射热极易使喷嘴端部升温，因而容易堵粉、或焊枪喷嘴处损坏，严重者会导致镜片烧损，甚至损坏铜镜和光纤；

2、同轴送粉出粉时需要对焦，保证出粉汇集到一点，同时也要保证这一点位置与激光束的输出保持一致，才能确保焊接效果良好；若出粉不聚焦，会烧枪头，或者造成保护镜片、铜镜和光纤的损坏。

因此，如何改善现有同轴送粉的弊病，提供一种不易损坏、焊接效果良好的送粉装置，成为目前需要解决的一个问题。

实用新型内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种激光焊接同步侧送粉装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种激光焊接同步侧送粉装置，包括焊枪、机械臂安装接头、保护气机构、送粉机构；所述焊枪固定在机械臂安装接头上，所述焊枪的下端连接有保护气机构；所述保护气机构包括半圆柱型的送气筒、以及设置在送气筒上方且与焊枪底部相固定的连接盘，在连接盘的中央开设有用于激光束穿过的通孔；所述送气筒内部沿纵向方向设置有多组出气通道，所述出气通道沿筒体内壁呈向下弯曲的弧线型；所述送粉机构包括送粉管、用于固定送粉管的送粉管支架、用于向送粉管提供焊接粉末的送粉器，所述送粉管支架的顶端通过螺栓固定在机械臂安装接头上、送粉管支架的下端开设用于固定送粉管的弧形槽，所述送粉管通过紧固螺栓固定在弧形槽内，所述送粉管的前端指向高能激光束辐照区，送粉管的尾端通过粉末输出管与送粉器的出粉口相连通。

本实用新型的进一步改进在于：所述焊枪的枪体外部还设置有冷却套。

本实用新型的进一步改进在于：每组出气通道均包括两根出气通道，两根出气通道以进气口为中心左右对称设置。

本实用新型的进一步改进在于：与每组所述出气通道相连接的保护气输送管路均为独立控制。

本实用新型的进一步改进在于：所述出气通道与水平向之间呈45°~60°的夹角。

本实用新型的进一步改进在于：所述送粉粉末流方向与熔覆方向之间的夹角为30°~60°。

本实用新型的进一步改进在于：所述送粉器为刮板式送粉器。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型提供了一种激光焊接同步侧送粉装置，采用同步侧式送粉，将合金粉末精准喷送至高能激光束辐照区，合金粉末可快速熔化，提高了粉末利用率和焊接效率；同时，合金粉末流的喷出方向与熔覆方向呈30°~60°的夹角，使其与熔覆层充分接触。与同轴式送粉相比，本实用新型采用的同步侧式送粉法送粉过程更顺畅，送粉管与焊枪之间的距离较远、不容易堵粉，更避免了因堵粉导致枪头烧损，焊接效果更稳定、安全性更高，装置寿命也更长，减少了频繁检修所带来的麻烦。

本实用新型还对保护气机构进行了改进，由常规的纵向吹气法改进为与激光束输出方向成一定的角度，避免保护气吹向送粉流，同时保护气形成气幕、防止飞溅及灰尘污染焊枪枪头内部。

本实用新型可编程性高，适用范围广，可沿多方向运动进行焊接，比如平面类需要弓字形循环摆焊、或者工件表面不规则需要枪头上下、左右、前后方向焊接，均可通过对机械臂编程而实现。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1中A部分的局部放大结构示意图；

图3为送气机构的结构示意图；

图中，1-1、光纤输入接口，1-2、反射镜片，1-3、振动机构，2、机械臂安装接头，3、冷却套，4、保护气机构，4-1、送气筒，4-2、连接盘，4-3、通孔，4-4、进气口，4-5、出气通道，5-1、送粉管，5-2、送粉管支架，5-3、弧形槽，6、工件，7、熔覆层，8、激光束。

具体实施方式

下面通过参考附图来详细说明本实用新型。

一种激光焊接同步侧送粉装置，如图1~图3所示，包括焊枪、机械臂安装接头2、保护气机构4、送粉机构。

所述焊枪固定在机械臂安装接头2上，通过机械臂安装接头2与机械臂实现连接，通过机械臂带动焊枪移动、实现焊接。所述焊枪包括光纤输入接口1-1、若干反射镜片1-2和若干振动机构1-3，通常来说，一个反射镜片1-2后端配套设置一个振动机构1-3，反射镜片1-2用于改变激光束8的照射方向、使其最终垂直于工件6表面射出；振动机构1-3可以发出高频振动、使激光束8由点光源扩散成3mm左右直径的面光源，增大焊接面积。

所述焊枪的枪体外部设置有冷却套3，冷却水流经冷却套3、对枪体进行循环降温，避免其过热造成枪体损坏。所述冷却套3的具体结构可根据实际冷却要求进行调整，例如，冷却套3内分隔设置多个冷却单元，每个冷却单元连接独立的冷却进水管和冷却出水管，便于对重点部分进行充分降温；或者，冷却套3也可以为迷宫型冷却套，体积小、传热面积大，冷却换热效果好，并可减少冷却水的流通速度，降低能耗。

所述焊枪的下端连接有保护气机构4，所述保护气机构4如图2所示，包括半圆柱型的送气筒4-1，送气筒4-1顶部设置连接盘4-2、用于与焊枪底部固定连接，所述连接盘4-2的形状与焊枪底部的形状一致，在连接盘4-2的中央开设有用于激光束8穿过的通孔4-3。所述送气筒4-1内部沿纵向方向设置有多组出气通道4-5，每组出气通道4-5包括两根，两根出气通道4-5以进气口4-4为中心左右对称设置，所述出气通道4-5沿筒体内壁呈向下弯曲的弧线型，出气通道4-5与水平向之间呈45°~60°的夹角。

与每组所述出气通道4-5相连接的保护气输送管路均为独立控制，根据焊接的具体情况，可选择开启其中一组或几组出气通道4-5，保护气送气量不同。

为了便于安装和使用，所述出气通道4-5的进气口4-4可以设置在送气筒4-1的后端、也可以设置在送气筒4-1的侧壁；当进气口4-4设置在送气筒4-1侧壁时，进气口4-4首先通过腔道连接至两根出气通道4-5的中心位置、再向两侧的出气通道4-5送气，以确保两根出气通道4-5的出气压力一致。

为了避免影响送粉管的位置，所述送气筒4-1的底部可设置为倾斜状。

所述送粉机构包括送粉管5-1、送粉管支架5-2和送粉器（图中未显示）。所述送粉管支架5-2设置在焊枪的一侧，其顶端通过螺栓固定在机械臂安装接头2上，其下端开设用于固定送粉管5-1的弧形槽5-3。所述送粉管5-1的前端指向高能激光束8辐照区，送粉管5-1的尾端通过粉末输出管（图中未显示）与送粉器的出粉口相连通，所述送粉器内设置有用于调节出粉量的控制阀。所述送粉管5-1管口的位置可以通过弧形槽5-3进行调节，使送粉流、工件6与高能激光束8辐照区处于合适位置，快速熔化焊接。

为确保粉末流和工件6在高能激光束8作用下快速熔化，所述送粉粉末流方向与熔覆方向之间的夹角为锐角，优选为30°~60°。

所述送粉器优选为刮板式送粉器，出粉口通过粉末输出管直接与送粉管连接，不会因堵粉导致枪头烧损，安全性更高。

所述送粉管5-1的管口直径优选为2mm~2.5mm。

本实用新型的工作过程为：

通过机械臂将激光束的辐照区对准工件待焊接处，保护气沿送气筒内的送气通道环形喷出，形成环绕高能激光束辐照区的环状气幕，且环状气幕不吹向工件表面、不影响合金粉末的进准喷送；同时，送粉器内的焊接用合金粉末经送粉管精准输送至高能激光束辐照区，合金粉末与待焊接处工件表面同时熔化、完成焊接。

当工作焊接位置发生改变时，松开送粉管与送粉管之间的紧固螺栓，调整紧固螺栓在弧形槽中的位置，使送粉管的管口精准指向高能激光束辐照区。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种激光焊接同步侧送粉装置，其特征在于：包括焊枪、机械臂安装接头(2)、保护气机构(4)、送粉机构；所述焊枪固定在机械臂安装接头(2)上，所述焊枪的下端连接有保护气机构(4)；所述保护气机构(4)包括半圆柱型的送气筒(4-1)、以及设置在送气筒(4-1)上方且与焊枪底部相固定的连接盘(4-2)，在连接盘(4-2)的中央开设有用于激光束(8)穿过的通孔(4-3)；所述送气筒(4-1)内部沿纵向方向设置有多组出气通道(4-5)，所述出气通道(4-5)沿筒体内壁呈向下弯曲的弧线；所述送粉机构包括送粉管(5-1)、用于固定送粉管的送粉管支架(5-2)、用于向送粉管(5-1)提供焊接粉末的送粉器，所述送粉管支架(5-2)的顶端通过螺栓固定在机械臂安装接头(2)上、送粉管支架的下端开设用于固定送粉管(5-1)的弧形槽(5-3)，所述送粉管(5-1)通过紧固螺栓固定在弧形槽(5-3)内，所述送粉管(5-1)的前端指向高能激光束辐照区，送粉管(5-1)的尾端通过粉末输出管与送粉器的出粉口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种激光焊接同步侧送粉装置，其特征在于：所述焊枪的枪体外部还设置有冷却套(3)。

3.根据权利要求1所述的一种激光焊接同步侧送粉装置，其特征在于：每组出气通道(4-5)均包括两根出气通道(4-5)，两根出气通道(4-5)以进气口(4-4)为中心左右对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种激光焊接同步侧送粉装置，其特征在于：与每组所述出气通道(4-5)相连接的保护气输送管路均为独立控制。

5.根据权利要求1所述的一种激光焊接同步侧送粉装置，其特征在于：所述出气通道(4-5)与水平向之间呈45°~60°的夹角。

6.根据权利要求1所述的一种激光焊接同步侧送粉装置，其特征在于：所述送粉粉末流方向与熔覆方向之间的夹角为30°~60°。

7.根据权利要求1所述的一种激光焊接同步侧送粉装置，其特征在于：所述送粉器为刮板式送粉器。