激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置、焊接設(shè)備及焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，特別涉及一種激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置、焊接設(shè)備及焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體保護(hù)是激光焊接的一個(gè)重要影響因素，激光焊接一般采用側(cè)面吹氣保護(hù)，尤其是在高功率焊接的情況下，側(cè)吹一方面可以吹散部分等離子體，另一方面可以將惰性保護(hù)氣體覆蓋在熔池上方，減少焊縫的氧化，同時(shí)，側(cè)吹氣體的種類(lèi)及流量大小對(duì)焊縫成型及內(nèi)部質(zhì)量具有重要影響。隨著激光功率的增加，等離子和煙塵明顯增加，在激光入射方向產(chǎn)生較高的火焰和煙塵，對(duì)激光束具有屏蔽和干擾作用，影響焊接的深度和焊接的穩(wěn)定性，使焊縫成型欠佳，為了更好地吹散等離子和煙塵，則需增加側(cè)吹氣的流量，但側(cè)吹氣體的流量不能增加到太高，否則容易引起焊縫下塌及飛濺，所以，在較高功率焊接情況下，單管側(cè)吹已無(wú)法滿足上述兩方面的功能，需使用兩路氣體分別進(jìn)行吹散等離子煙塵和保護(hù)熔池。
[0003]對(duì)于焊縫表面質(zhì)量要求較高的情況，如外觀件等，要求焊縫表面無(wú)明顯氧化甚至光亮，單管側(cè)吹無(wú)法全面保護(hù)焊縫不被氧化，從而導(dǎo)致焊縫表面呈現(xiàn)黑色。在單管側(cè)吹保護(hù)情況下，焊縫表面氧化發(fā)黑主要原因在于焊接熱輸入較大時(shí)，凝固焊縫離開(kāi)側(cè)吹保護(hù)范圍時(shí)仍處于高溫或是紅熱狀態(tài)，此時(shí)，若不繼續(xù)施以惰性氣體保護(hù)直至焊縫冷卻至較低溫度，焊縫仍將氧化，所以必須在熔池后方放置一保護(hù)氣拖罩，拖罩具有一定的寬度和長(zhǎng)度，通入惰性保護(hù)氣體，可使高溫焊縫在拖罩吹出的保護(hù)氣覆蓋下持續(xù)一段時(shí)間直至冷卻到較低溫度，現(xiàn)有的拖罩多采用拖罩面打孔的方式，這樣的出氣面壓力分布不均勻，導(dǎo)致出氣流量不均勻。
[0004]所以，在高功率激光焊接時(shí)，要獲得高質(zhì)量的焊縫，必須使用多功能的側(cè)吹保護(hù)裝置，具有側(cè)吹、橫吹和拖罩保護(hù)功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置、焊接設(shè)備及焊接方法。
[0006]為了解決以上提出的問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置，包括裝置本體，其特征在于:所述裝置本體上還設(shè)有用于通入焊接保護(hù)氣體的拖罩和側(cè)吹，及用于通入壓縮氣體的橫吹；且所述側(cè)吹具有一入射角度，所述橫吹的氣流方向與拖罩面平行。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例:所述拖罩為多孔隙介質(zhì)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例:所述拖罩的長(zhǎng)度和寬度略小于所述裝置本體的長(zhǎng)度和寬度。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例:所述裝置本體的后部設(shè)有與拖罩相連通的第一進(jìn)氣口，所述裝置本體的上側(cè)前部設(shè)有與所述側(cè)吹相連通的第二進(jìn)氣口，以及所述裝置本體的上側(cè)中部設(shè)有與橫吹相連通的第三進(jìn)氣口。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例:所述裝置本體的上側(cè)設(shè)有一凹槽，所述凹槽上安裝有蓋板，所述蓋板的內(nèi)側(cè)設(shè)有第一腔體，所述橫吹為設(shè)于蓋板一側(cè)并與第一腔體連通的開(kāi)口，且所述第一腔體與第三進(jìn)氣口相連通。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例:所述裝置本體的下側(cè)設(shè)有與第一進(jìn)氣口相連通的第二腔體，所述拖罩蓋合于所述第二腔體的下側(cè)，所述第二腔體一側(cè)的裝置本體上設(shè)有凸塊，所述側(cè)吹穿過(guò)凸塊內(nèi)部與第二進(jìn)氣口相連通。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例:所述拖罩的一側(cè)設(shè)有與凸塊配合的豁口，且拖罩鄰近于豁口的側(cè)出氣面與凸塊的側(cè)面共面。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例:所述橫吹所通入的壓縮氣體為壓縮空氣，所述側(cè)吹和拖罩所通入的焊接保護(hù)氣體為氬氣。
[0015]本發(fā)明還提供一種焊接設(shè)備，包括連接支架和激光焊接頭，以及還包括上述的激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置，且所述激光焊接頭和激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置分別可移動(dòng)的安裝于連接支架上。
[0016]本發(fā)明還提供一種基于上述焊接設(shè)備的焊接方法，包括以下步驟:
[0017]步驟S110，將所述激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置、焊接頭、連接支架安裝好后置于待焊接工件的表面上方；
[0018]步驟S120，調(diào)整所述焊接頭的高度，并調(diào)整所述激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置與待焊接工件及激光束之間的相對(duì)關(guān)系；
[0019]步驟S130，向所述激光側(cè)吹保護(hù)裝置的第一至第三進(jìn)氣口通入相對(duì)應(yīng)的焊接氣體，并調(diào)節(jié)好第一至第三進(jìn)氣口的氣體流量大?。?br>[0020]步驟S140，開(kāi)啟焊接激光，并使焊接頭以預(yù)設(shè)速度沿預(yù)設(shè)焊接方向前進(jìn)，所述激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置位于焊接方向的后側(cè)；
[0021]步驟S150，觀察焊接過(guò)程的穩(wěn)定性及焊后焊縫的保護(hù)效果；
[0022]步驟S160，根據(jù)焊接過(guò)程穩(wěn)定性及焊縫保護(hù)效果重新調(diào)節(jié)各進(jìn)氣口氣體流量及所述激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置的位置再次進(jìn)行焊接，直至得到良好的焊縫保護(hù)效果。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明具有拖罩、側(cè)吹和橫吹三項(xiàng)保護(hù)功能，對(duì)激光焊焊縫具有良好的保護(hù)，可以使激光焊縫成型更加均勻，表面無(wú)氧化或無(wú)明顯氧化；其中，拖罩可對(duì)離開(kāi)熔池但仍處于高溫狀態(tài)的凝固焊縫繼續(xù)進(jìn)行防氧化保護(hù)，使焊縫光亮；側(cè)吹一方面可以吹散部分熔池中產(chǎn)生的等離子體，提高焊縫成型的均勻性和光滑度，另一方面可對(duì)熔池進(jìn)行防氧化保護(hù)；而橫吹具有較高的氣體流速，位于激光焊接熔池上方較近處，對(duì)激光焊接產(chǎn)生的等離子體和煙塵具有明顯的抑制作用，減少對(duì)入射激光的干擾和屏蔽，提高焊接的穩(wěn)定性和焊接深度，同時(shí)橫吹功能可在熔池上方屏蔽焊接過(guò)程中產(chǎn)生的飛濺，對(duì)激光焊接頭鏡片具有明顯的保護(hù)作用。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置的一側(cè)結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖2為本發(fā)明的激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置的一側(cè)爆炸圖。
[0026]圖3為本發(fā)明的激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置的另一側(cè)爆炸圖。
[0027]圖4為本發(fā)明的激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置的另一側(cè)結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖5為本發(fā)明的激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置組成的焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖6為本發(fā)明的激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置組成的焊接設(shè)備的焊接方法流程圖。
[0030]圖7為本發(fā)明的圖6中步驟S120的具體流程圖。
[0031]附圖標(biāo)記說(shuō)明:100、裝置本體，110、激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置，111、拖罩，112、側(cè)吹，113、橫吹，114、第二進(jìn)氣口，115、第三進(jìn)氣口，116、第一進(jìn)氣口，117、安裝孔，118、凹槽，119、蓋板，120、連接支架，121、第一腔體，122、第二腔體，123、凸塊，124、豁口，130、焊接頭，1110、主出氣面，1112、側(cè)出氣面。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0033]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱(chēng)為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。
[0034]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0035]參閱圖1?圖4所示，本發(fā)明提供的激光焊縫側(cè)吹保護(hù)裝置110，包括裝置本體100，所述的裝置本體100上還設(shè)有用于通入焊接保護(hù)氣體的拖罩111和側(cè)吹112，以及用于通入壓縮氣體的橫吹113。并且，所述裝置本體100的后部設(shè)有與拖罩111相連通的第一進(jìn)氣口 116，所述裝置本體100的上側(cè)前部設(shè)有與所述的側(cè)吹112相連通的第二進(jìn)氣口 114，以及所述裝置本體的上側(cè)中部設(shè)有與橫吹113相連通的第三進(jìn)氣口 115 ;可從第一進(jìn)氣口116通入焊接保護(hù)氣，且保護(hù)氣體可從所述拖罩111噴出；可從第二進(jìn)氣口 114通入焊接保護(hù)氣，且保護(hù)氣體可從所述側(cè)吹112噴出；可從第三進(jìn)氣口 115通入壓縮氣體，壓縮氣體可從所述橫吹113噴出。
[0036]具體的，裝置本體100的上側(cè)設(shè)有一凹槽118，所述凹槽118上安裝有蓋板119，所述蓋板119的內(nèi)側(cè)設(shè)有第一腔體121,所述橫吹113為設(shè)于蓋板119 一側(cè)并與第一腔體121連通的開(kāi)口，并且第一腔體121是與第三進(jìn)氣口 115相連通的；所述裝置本體100的下側(cè)設(shè)有與第一進(jìn)氣口 116相連通的第二腔體122，所述拖罩111蓋合于所述第二腔體122的下偵牝在本實(shí)施方式中，所述拖罩111的長(zhǎng)度和寬度略小于所述裝置本體100的長(zhǎng)度和寬度，用以充分實(shí)現(xiàn)拖罩面出氣。所述第二腔體122 —側(cè)的裝置本體100上設(shè)有凸塊123，所述側(cè)吹112為穿過(guò)凸塊123內(nèi)部與第二進(jìn)氣口 114相連通的孔道；所述拖罩111的一側(cè)設(shè)有與凸塊123配合的豁口 124，且拖罩111鄰近于豁口 124的側(cè)出氣面1112與凸塊123的側(cè)面共面，這樣拖罩111的側(cè)面也可進(jìn)行出氣，因此拖罩110包括主出氣面1110和側(cè)出氣面1112，用以配合具有入射角度的側(cè)吹112，進(jìn)一步增強(qiáng)側(cè)吹112的效果。
[0037]上述的拖罩111，通入的氣體為焊接保護(hù)氣，與第一進(jìn)氣口 116連通。所述拖罩111具有一定的長(zhǎng)度和寬度，并可加工成不同形狀，如弧形等，因出氣面較大，可對(duì)離開(kāi)熔池但仍處于高溫狀態(tài)的凝固焊縫繼續(xù)進(jìn)行防氧化保護(hù)，使焊縫光亮。拖罩111出氣面使用材料為多孔隙介質(zhì)，多孔隙介質(zhì)具有一定的透氣率，能承受一定的氣體壓力，焊接保護(hù)氣體從第一進(jìn)氣口 116通入以后,在拖罩111內(nèi)部的第二腔體122內(nèi)形成一定的壓力,拖罩111出氣面承受的氣體壓力分布均勻，整個(gè)面出氣流量均勻。在本實(shí)施例中，拖罩111為方形的面板，長(zhǎng)度和寬度分別為80mm和40mm,拖罩面多孔隙介質(zhì)采用銅濾片。
[0038]上述的側(cè)吹112，通入的氣體為焊接保護(hù)氣，與第二進(jìn)氣口 114連通。并且所述的側(cè)吹112具有一定的入射角度，焊接時(shí)，對(duì)準(zhǔn)焊接熔池吹入保護(hù)氣，一方面可以吹散部分熔池中產(chǎn)生的等離子體，提高焊縫成型的均勻性和光滑度，另一方面可對(duì)熔池進(jìn)行防氧化保護(hù)，通入的氣體流量適中，在本實(shí)驗(yàn)例中，側(cè)吹出氣流量可調(diào)節(jié)在10?30L/min，通入的氣體為氬氣。
[0039]上述的橫吹113，通入的氣體為壓縮氣體，與第三進(jìn)氣口 115連通。所述的橫吹113具有較高的氣體流速，位于激光焊接熔池上方較近處，對(duì)激光焊接產(chǎn)生的等離子體和煙塵具有明顯的抑制作用，減少對(duì)入射激光的干擾和屏蔽，提高焊接的穩(wěn)定性和焊接深度；同時(shí)可在熔池上方屏蔽焊接過(guò)程中產(chǎn)生的飛濺，對(duì)激光焊接頭130 (請(qǐng)參閱圖5)鏡片具有明顯的保護(hù)作用。在本實(shí)施例中，壓縮氣體為壓縮空氣，具有較強(qiáng)的壓力。
[0040]以上所述的三路氣體，