CN106141437A - 一种激光与双等离子弧复合焊接装置 - Google Patents
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Abstract
一种激光与双等离子弧复合焊接装置，包括激光器、激光聚焦镜、保护气喷嘴和两套等离子发生器，焊接过程中由激光器产生的激光束通过发射头连续发出，且激光束的中心线与待焊工件的表面垂直，两套等离子发生器对称地设置在激光束的中心线两侧，且两套等离子发生器采用直流反接形式，使焊接电流保持180°相位差而实现等离子弧交替工作，激光束和等离子弧从保护气喷嘴中射出并汇聚至待焊工件上形成共熔池。本发明将等离子弧与激光束在同一焊枪作用下形成共熔池，起到类同轴作用，且两套等离子发生器采用直流反接形式，使等离子弧能有效地清除氧化膜，并通过双等离子弧的交替工作，能有效地减小钨极的烧损，延长焊枪的工作寿命，同时达到提高熔敷效率和增加焊缝熔深的目的。
Description
技术领域
本发明属于焊接设备技术领域，具体是涉及一种可用于铝合金等有色金属焊接的激光与双等离子弧复合焊接装置。
背景技术
铝合金等有色金属对激光具有较高的反射率，单独使用激光作为热源难以焊接较厚的铝板，工业上常使用激光复合热源进行焊接，如等离子-MIG复合焊接，激光-TIG复合焊接和激光-等离子弧复合焊接。特别是激光-等离子弧复合焊接，由于等离子弧的作用，铝板对激光的吸收作用显著提高，熔深得到提升。
公开号为CN101992354A 的发明专利申请提出了一种微束等离子弧和激光复合焊接方法，等离子弧发射枪和激光束发射枪通过支架固定相对位置，焊接时，采用等离子弧前置方式进行焊接。等离子弧对工件的焊接部分表面进行初始熔化，降低了铝合金对激光束反射，有利于增加熔深，降低焊缝宽度和热影响区，外形美观。公开号为CN105033460A 的发明专利申请提出了一种中厚板镁合金的激光-变极性等离子旁轴复合焊接方法，同样采用等离子弧前置法，可以在不开坡口的状态下单道焊接25mm以下的镁合金板，厚度在26-50mm的镁合金板，需要开坡口双面焊接，焊缝成型良好。上述的发明结构简单，易于实现，但等离子束和激光束在工件表面形成的焊接小孔未能有效重合，难以发挥等离子-激光复合焊的效果。
公开号为CN101318266A的发明专利申请提出了一种空心电极激光等离子同轴复合加工装置，包括激光器、光路机构和等离子焊接系统。该发明最显著的特点是下枪体内安装了一个与激光器发出的激光束同轴的空心电极，激光束穿插过空心电极的中心孔，焊接产生“1+1>2”的效果。但该发明对部件加工精度和安装精度要求高，持续高密度的激光束对钨极烧损严重。
综上所述，激光-等离子弧复合焊接具有旁轴复合和同轴复合两种类型，但现有设计存在诸多不足，需要进一步改善。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种可清除氧化膜、提高熔敷效率、增加焊缝熔深、使用寿命长的激光与双等离子弧复合焊接装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的激光与双等离子弧复合焊接装置，其特点是：包括激光器、激光聚焦镜、保护气喷嘴和两套等离子发生器，其中所述激光聚焦镜连接在激光器的发射头上，焊接过程中由所述激光器产生的激光束通过发射头连续发出，且所述激光束的中心线与待焊工件的表面垂直，所述两套等离子发生器对称地设置在激光束的中心线两侧，且所述两套等离子发生器采用直流反接形式，使焊接电流保持180°相位差而实现等离子弧交替工作，所述激光束和等离子弧从保护气喷嘴中射出并汇聚至待焊工件上形成共熔池，所述保护气喷嘴喷射出的保护气在待焊工件的表面上形成用于隔绝熔融金属和外界空气的气罩。
其中，所述两套等离子发生器分别包括压缩喷嘴、等离子焊接电源、高频振荡器及设置在压缩喷嘴上的钨极和离子气入口，所述等离子焊接电源的一端搭接在压缩喷嘴上，其另一端搭接在待焊工件上，所述高频振荡器的一端搭接在等离子焊接电源与压缩喷嘴之间的连接电路上，其另一端搭接在钨极上，所述各压缩喷嘴内分别设置有水冷却通道，且由所述离子气入口通入的离子气经高压电离后并在压缩喷嘴、水冷及电磁的共同作用下而形成高温等离子弧。
所述激光器通过光纤与发射头相连接，且所述激光器产生的激光束经激光聚焦镜汇聚成很小的能量密度高的光斑。
为了对焊接装置进行有效的保护，延长其使用寿命，所述保护气喷嘴内设置有水冷却通道。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明将等离子弧与激光束在同一焊枪作用下形成共熔池，起到类同轴作用，而且两套等离子发生器采用直流反接形式，焊接过程中等离子弧能有效地清除氧化膜，并且通过双等离子弧的交替工作，能够有效地减小钨极的烧损，延长焊枪的工作寿命，同时达到提高熔敷效率和增加焊缝熔深的目的，极大地提高了焊缝质量。本发明的设计合理、使用安全可靠，可用于铝合金等有色金属的焊接。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的等离子弧工作电流图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的激光与双等离子弧复合焊接装置，包括激光器14、激光聚焦镜2、保护气喷嘴9和两套等离子发生器，其中所述激光聚焦镜2连接在激光器14的发射头上，且所述激光器14是通过光纤1与发射头相连接，所述激光器14产生的激光束经激光聚焦镜2汇聚成很小的能量密度高的光斑。焊接过程中由所述激光器14产生的激光束通过发射头连续发出，且所述激光束的中心线与待焊工件17的表面垂直，所述两套等离子发生器对称地设置在激光束的中心线两侧。而且，所述两套等离子发生器采用直流反接形式，使焊接电流保持180°相位差（如图2所示），从而实现等离子弧的交替工作，焊接过程中所述激光束和等离子弧从保护气喷嘴9中射出并汇聚至待焊工件17上形成共熔池16。所述保护气喷嘴9上设置有连通保护气源的进气口8，且所述保护气喷嘴9内设置有水冷却通道，该水冷却通道上开设有入水口18和排水口19，通过入水口18和排水口19使该冷却水通道形成为水循环冷却通道。焊接时，经由所述保护气喷嘴9喷射出的保护气在待焊工件17的表面上形成用于隔绝熔融金属和外界空气的气罩15。其中，所述两套等离子发生器分别包括压缩喷嘴5、等离子焊接电源12、高频振荡器13及设置在压缩喷嘴5上的钨极4和离子气入口6，所述离子气入口6与离子气供给装置相连通，所述的两个钨极4分别由外向内、由上往下倾斜设置，所述等离子焊接电源12的一端搭接在压缩喷嘴5上，其另一端搭接在待焊工件17上，所述高频振荡器13的一端搭接在等离子焊接电源12与压缩喷嘴5之间的连接电路上，其另一端搭接在钨极4上，所述各压缩喷嘴5内分别设置有水冷却通道，所述各水冷却通道上分别开设有进水口10和出水口11，通过进水口10和出水口11而使与其对应的水冷却通道形成水循环冷却通道。焊接时，由所述离子气入口6通入的离子气经高压电离后并在压缩喷嘴、水冷及电磁的共同作用下而形成高温等离子弧。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
Claims (4)
1.一种激光与双等离子弧复合焊接装置，其特征在于：包括激光器（14）、激光聚焦镜（2）、保护气喷嘴（9）和两套等离子发生器，其中所述激光聚焦镜（2）连接在激光器（14）的发射头上，焊接过程中由所述激光器（14）产生的激光束通过发射头连续发出，且所述激光束的中心线与待焊工件（17）的表面垂直，所述两套等离子发生器对称地设置在激光束的中心线两侧，且所述两套等离子发生器采用直流反接形式，使焊接电流保持180°相位差而实现等离子弧交替工作，所述激光束和等离子弧从保护气喷嘴（9）中射出并汇聚至待焊工件（17）上形成共熔池（16），所述保护气喷嘴（9）喷射出的保护气在待焊工件（17）的表面上形成用于隔绝熔融金属和外界空气的气罩（15）。
2.根据权利要求1所述的激光与双等离子弧复合焊接装置，其特征在于：所述两套等离子发生器分别包括压缩喷嘴（5）、等离子焊接电源（12）、高频振荡器（13）及设置在压缩喷嘴（5）上的钨极（4）和离子气入口（6），所述等离子焊接电源（12）的一端搭接在压缩喷嘴（5）上，其另一端搭接在待焊工件（17）上，所述高频振荡器（13）的一端搭接在等离子焊接电源（12）与压缩喷嘴（5）之间的连接电路上，其另一端搭接在钨极（4）上，所述各压缩喷嘴（5）内分别设置有水冷却通道，且由所述离子气入口（6）通入的离子气经高压电离后并在压缩喷嘴、水冷及电磁的共同作用下而形成高温等离子弧。
3.根据权利要求1所述的激光与双等离子弧复合焊接装置，其特征在于：所述激光器（14）通过光纤（1）与发射头相连接，且所述激光器（14）产生的激光束经激光聚焦镜（2）汇聚成很小的能量密度高的光斑。
4.根据权利要求1所述的激光与双等离子弧复合焊接装置，其特征在于：所述保护气喷嘴（9）内设置有水冷却通道。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161123 |