專利名稱：一種高功率激光—電弧復合焊接頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及激光焊接頭，具體地說是一種高功率激光-電弧復合焊接頭。
背景技術：
激光-電弧復合焊的特點包括可以通過焊絲調整焊縫金屬的成分，提高焊接接頭 的性能，可增大焊縫裝配間隙的裕富度，具有穩(wěn)定焊接電弧的作用，提高電弧熱的有效利用 率，具有較高的焊接速度和較大的熔深，能降低焊接缺陷的形成等。在激光-電弧復合焊接 過程中，可分為激光引導激光-電弧復合焊接和電弧引導激光-電弧復合焊接。激光-電弧 復合焊接方法可以實現碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鋁合金、銅合金、鑄鐵及異種金屬等的焊接， 尤其在船舶制造、石油設備制造、核電設備制造等中厚板領域體現出其諸多獨特的優(yōu)勢；特 別是它在適應裝配間隙的能力上，相對單激光焊接而言，有著顯著的優(yōu)勢，其最大的焊接裝 配間隙可以放寬至1.5mm，大大減小了大型結構件焊前裝配的工作量和加工成本。在實際生 產中，根據不同材料，不同板厚，不同的裝配間隙、不同的激光功率等生產條件，需要不同的 光斑大小。為了滿足上述的條件，確定出最佳的激光加工參數，就需要選用合適的焦長聚焦 鏡。然而，目前的激光-電弧復合加工頭，皆不具備此項功能。

實用新型內容為了解決上述焦距針對不同工況無法調節(jié)的問題，本實用新型的目的在于提供一 種可變焦距的高功率激光-電弧復合焊接頭。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的本實用新型包括激光焊接頭及焊槍，其中激光焊接頭的一側與機器人相連，另一 側設有可上下往復移動的焊槍。其中所述激光焊接頭的一側設有連接法蘭，激光焊接頭通過連接法蘭與機器人 相連；激光焊接頭的另一側設有導軌，焊槍通過第一滑塊與導軌相連、沿導軌上下往復移 動；第一滑塊上設有使其定位的第一頂絲；第一滑塊上連接有第二滑塊，焊槍通過第二滑 塊沿第一滑塊往復移動，在第一滑塊上設有使第二滑塊定位的第二頂絲；焊槍具有隨第二 滑塊沿第一滑塊往復移動的自由度及與第二滑塊一起隨第一滑塊沿導軌上下往復移動的 自由度；第一滑塊上開有凹槽，第二滑塊上設有與該凹槽對應的凸塊，第二滑塊通過凸塊在 第一滑塊上的凹槽內往復移動；第二滑塊上連接有第三滑塊，焊槍通過第三滑塊沿第二滑 塊往復移動，在第二滑塊上設有使第三滑塊定位的內六角圓柱螺釘；所述激光焊接頭包括 依次相連的準直鏡、聚焦鏡、保護鏡及氣刀。本實用新型的優(yōu)點與積極效果為1.本實用新型通過第一滑塊的大范圍調節(jié)功能，快速實現了激光-電弧復合焊接 變焦，激光加工頭聚焦鏡的焦長變化范圍為200mm 500mm，從而可以滿足高功率激光-電 弧復合焊接的不同要求。2.本實用新型還可通過第二、三滑塊的微調，對焊槍進行前后(X軸)、左右(Y軸)位置及焊槍角度的調節(jié)。3.本實用新型焊槍前后、左右位置的調節(jié)及焊槍角度的調節(jié)均可通過刻度實現， 從而獲得最佳的焊接工藝參數。

圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；其中1為準直鏡，2為連接法蘭，3為聚焦鏡，4為保護鏡，5為氣刀，6為激光束，7 為焊絲，8為焊槍，9為導軌，10為第一頂絲，11為第二頂絲，12為第一滑塊，13為第二滑塊， 14為內六角圓柱螺釘，15為第三滑塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。如圖1、圖2所示，本實用新型包括激光焊接頭、焊槍8及三維滑動機構，其中激光 焊接頭包括由上至下依次相連的準直鏡1、聚焦鏡3、保護鏡4及氣刀5，三維滑動機構包括 導軌9、第一頂絲10、第二頂絲11、第一滑塊12、第二滑塊13、內六角圓柱螺釘14、第三滑塊 15。激光焊接頭的一側設有連接法蘭2，激光焊接頭通過連接法蘭2與機器人相連；激光焊 接頭的另一側設有導軌9，在導軌9上連接有沿Z軸往復移動的第一滑塊12，Z軸的方向為 圖1中的豎直方向，導軌9上標有刻度，可以使焊槍精確定位，便于更好地確定焦距，第一滑 塊12通過其上的第一頂絲10定位。第一滑塊12上開有凹槽，第二滑塊13上設有與該凹 槽對應的凸塊，第二滑塊13通過凸塊在第一滑塊12上的凹槽內往復移動，第二滑塊13的 移動方向為X軸方向，X軸方向為垂直于圖1紙面的方向，第二滑塊13通過設置在第一滑 塊12上的第二頂絲11定位，該第二頂絲11位于凹槽的下方。第二滑塊13上連接有第三 滑塊15，焊槍8通過第三滑塊15沿第二滑塊13往復移動，在第二滑塊13上設有使第三滑 塊15定位的內六角圓柱螺釘14 ；焊槍8隨第三滑塊15沿第二滑塊13的移動方向為Y軸 方向，Y軸方向為圖1中的水平方向。因此，焊槍8可在X軸、Y軸、Z軸三個方向移動，從而 獲得最佳的焊接工藝參數。本實用新型的工作原理為在實際生產中，采用激光-電弧復合焊對12mm船用低合金鋼進行焊接，工藝參數 為激光功率10Kw、焊接速度1. 2m/s、焊接電腦350A、裝配間隙0. 6mm。由于功率高噴濺較 大、裝配間隙較大，為保護激光焊接頭并獲得較大的光斑直徑，需采用400mm焦距。先通過 第一滑塊12沿著導軌9 (Z軸方向)滑動到400MM焦距處，用第一頂絲10將第一滑塊12固 定，焊槍8下端的焊絲7的角度在焊槍8隨第一滑塊12移動時即可調節(jié)。然后，通過第二 滑塊13沿著第一滑塊12 (X軸方向)微調及第三滑塊15沿著第二滑塊13 (Y軸方向)微 調，確定電弧與激光焦點的相對位置和焊槍角度；確定好后，分別用第二頂絲11及內六角 圓柱螺釘14對第二滑塊13和第三滑塊15進行固定。當對薄板進行高速焊接時，需要較小 的焦距，需采有200mm焦距。更換聚焦鏡3，按上述操作先將第一滑塊12沿著導軌9滑動 到200mm焦距處，用第一頂絲10將第一滑塊12固定；然后通過微調第二滑塊13及第三滑 塊15，確定電弧與激光焦點的相對位置和焊槍角度，分別用第二頂絲12及內六角圓柱螺釘14進行固定。 本實用新型采用模塊式聚焦鏡，實現激光頭聚焦鏡的快速更換。通過焊槍的大范 圍上下調節(jié)功能，可方便快捷的實現不同焦距的激光-電弧復合焊接。電弧焊槍與激光焊 接頭通過三維滑動機構連接，并在第一導軌9、第一滑塊12及第二滑塊13上均標有刻度，可 以實現精確定位。
權利要求1.一種高功率激光-電弧復合焊接頭，其特征在于包括激光焊接頭及焊槍(8)，其中 激光焊接頭的一側與機器人相連，另一側設有可上下往復移動的焊槍(8)。
2.按權利要求1所述的高功率激光-電弧復合焊接頭，其特征在于所述激光焊接頭 的一側設有連接法蘭O)，激光焊接頭通過連接法蘭( 與機器人相連；激光焊接頭的另一 側設有導軌(9)，焊槍(8)通過第一滑塊(1 與導軌(9)相連、沿導軌(9)上下往復移動。
3.按權利要求2所述的高功率激光-電弧復合焊接頭，其特征在于所述第一滑塊 (12)上設有使其定位的第一頂絲(10)。
4.按權利要求2所述的高功率激光-電弧復合焊接頭，其特征在于所述第一滑塊 (12)上連接有第二滑塊(13)，焊槍(8)通過第二滑塊(1 沿第一滑塊(1 往復移動，在第 一滑塊(1 上設有使第二滑塊(1 定位的第二頂絲(11)；焊槍(8)具有隨第二滑塊(13) 沿第一滑塊(1 往復移動的自由度及與第二滑塊(1 一起隨第一滑塊(1 沿導軌(9) 上下往復移動的自由度。
5.按權利要求4所述的高功率激光-電弧復合焊接頭，其特征在于所述第一滑塊(12)上開有凹槽，第二滑塊(1 上設有與該凹槽對應的凸塊，第二滑塊(1 通過凸塊在第 一滑塊(1 上的凹槽內往復移動。
6.按權利要求4所述的高功率激光-電弧復合焊接頭，其特征在于所述第二滑塊(13)上連接有第三滑塊(15)，焊槍(8)通過第三滑塊(15)沿第二滑塊(13)往復移動，在 第二滑塊(1 上設有使第三滑塊(1 定位的內六角圓柱螺釘(14)。
7.按權利要求1所述的高功率激光-電弧復合焊接頭，其特征在于所述激光焊接頭 包括依次相連的準直鏡(1)、聚焦鏡(3)、保護鏡(4)及氣刀(5)。
專利摘要本實用新型涉及激光焊接頭，具體地說是一種高功率激光—電弧復合焊接頭，包括激光焊接頭及焊槍，其中激光焊接頭的一側與機器人相連，另一側設有可上下往復移動的焊槍；所述激光焊接頭的一側設有連接法蘭，激光焊接頭通過連接法蘭與機器人相連；激光焊接頭的另一側設有導軌，焊槍通過第一滑塊與導軌相連、沿導軌上下往復移動。本實用新型通過第一滑塊的大范圍調節(jié)功能，快速實現了激光—電弧復合焊接變焦，激光加工頭聚焦鏡的焦長變化范圍為200mm～500mm，從而可以滿足高功率激光-電弧復合焊接的不同要求；還可通過第二、三滑塊的微調，對焊槍進行前后(X軸)、左右(Y軸)位置及焊槍角度的調節(jié)。
文檔編號B23K28/02GK201871877SQ20102063776
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者劉祥宇, 徐國建, 王智超, 王瑞澤, 邱曉杰 申請人:杭州中科新松光電有限公司