專利名稱：加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的激光熱絲焊送絲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光加工技術(shù)，特別涉及一種加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的 激光熱絲焊送絲送絲裝置。
背景技術(shù)：
激光焊接是一種高效快速的焊接技術(shù)，已得到廣泛應(yīng)用。激光填絲焊 方法能增加激光焊的間隙容忍度。而激光熱絲焊則是在激光填絲悍技術(shù)基 礎(chǔ)上對(duì)焊絲進(jìn)行了預(yù)熱，提高了焊絲熔化速度，降低了焊絲熔化對(duì)激光能 量的索取，增加了激光對(duì)母材的熔化作用，提高了對(duì)激光的利用。同時(shí)， 激光熱絲焊保留了激光填絲焊的焊縫成形飽滿、熔深深寬比大、焊接速度
快的優(yōu)點(diǎn)。在激光熱絲焊接或熱絲TIG悍接中通常是通過(guò)在填充焊絲上施 加- -定電流來(lái)預(yù)熱焊絲。焊絲通電預(yù)熱環(huán)節(jié)不可避免地存在著干擾因素而 影響到焊絲預(yù)熱過(guò)程的穩(wěn)定，如送絲速度的波動(dòng)、焊絲與導(dǎo)電電極的接觸 點(diǎn)的改變等。在加熱功率不變的情況下，這些干擾的出現(xiàn)就會(huì)使焊絲加熱 段的加熱程度即加熱溫度發(fā)生波動(dòng)。焊接過(guò)程中焊絲預(yù)熱溫度的波動(dòng)會(huì)影 響到焊絲熔化的穩(wěn)定，進(jìn)而對(duì)母材的熔化、飛濺、焊縫成形、蹤縫堆高的 --致性等產(chǎn)生不利影響。為此有必要，尤其在高成形精度要求的激光焊接 時(shí)，對(duì)焊絲的預(yù)熱要進(jìn)行控制。對(duì)焊絲預(yù)熱的穩(wěn)定控制可以采用調(diào)節(jié)加熱 電流或者采用調(diào)節(jié)送絲速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
曰本專利號(hào)JP2005111551公開(kāi)了 "熱絲TIG焊方法、相應(yīng)焊接件和 熱絲焊接設(shè)備(Hot Wire TIG Welding Method, Part to be Welded by the Method, and Hot Wire TIG Welding Equipment)"，其是通過(guò)對(duì)加熱電流 在悍絲加熱段上形成的電壓信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，使此電壓在焊接過(guò)程中保持恒 定。
H本專利號(hào)JP2002239731公開(kāi)了 "熱絲焊的焊絲加熱控制方法(Wire Heating Control Method for Hot Wire Welding)"則采用攝像方法檢測(cè)'焊絲 伸出段的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊絲存在偏斜或彎曲時(shí)，說(shuō)明焊絲熔化不夠而發(fā)生頂絲，進(jìn)而調(diào)節(jié)加熱能量以提高熔化速度，實(shí)現(xiàn)焊絲熔化的穩(wěn)定控制。
口本專利號(hào)為JP6U86171的"TIG電弧焊接設(shè)備的控制方法(Control Method of TIG Arc Welding Device)"則利用焊絲加熱段上的加熱電流和
電壓信號(hào)對(duì)加熱段長(zhǎng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，然后通過(guò)調(diào)節(jié)送絲速度來(lái)保證加熱 段上的加熱功率與加熱段長(zhǎng)度的匹配。
另外，日本專利號(hào)為61186172的"熱絲TIG焊方法(Hot Wire TIG Welding Method)"采用了對(duì)焊絲加熱段的加熱功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在送絲速 度發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)加熱電流脈沖寬度，使焊絲加熱熔化與送絲速度相-致。
上述專利中進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的依據(jù)是熱絲加熱電流值或加熱段電壓或 加熱段長(zhǎng)度或加熱功率，這些參數(shù)只是間接地反映了焊絲加熱的程度，而 當(dāng)焊絲發(fā)生頂絲后再進(jìn)行調(diào)節(jié)已經(jīng)顯得滯后。加熱電流或加熱段長(zhǎng)度或加 熱功率并不能完全準(zhǔn)確地體現(xiàn)焊絲被加熱的程度，比如加熱電流不僅受送 絲速度也受加熱段長(zhǎng)度或與電極接觸狀態(tài)的影響，所以當(dāng)多個(gè)影響因素存 在時(shí)，其對(duì)加熱程度的反映效果就受到削弱。能更好反映焊絲加熱程度的 是焊絲的溫度。在熱絲TIG焊時(shí)因焊絲送入到電弧之中，對(duì)于焊絲加熱段 在熱絲槍體外的，則加熱末端的溫度無(wú)法測(cè)量。但當(dāng)加熱段在熱絲槍內(nèi)時(shí) 則最終加熱到的溫度是可以進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)當(dāng)中焊絲加熱控制的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供
一種加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的激光熱絲焊送絲裝置，利用對(duì)焊絲加熱終端處
的溫度直接檢測(cè)，再通過(guò)加熱電流值的相應(yīng)調(diào)節(jié)，穩(wěn)定焊絲加熱的溫度， 達(dá)到焊絲加熱和熔化的持續(xù)穩(wěn)定的目的。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，
加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的激光熱絲焊送絲裝置，其包括送絲機(jī)、熱絲槍
及位于熱絲槍進(jìn)口端的熱絲矯直機(jī)構(gòu)；其中，熱絲槍包括，絕緣槍桿，其
為兩端開(kāi)口的管體結(jié)構(gòu)；導(dǎo)絲嘴，連接所述的絕緣槍桿的出口端；其還包 括，熱絲加熱機(jī)構(gòu)，其包括，二個(gè)加熱電極，分別設(shè)置于所述的絕緣槍桿 的兩端；逆變式熱絲電源，所述的兩個(gè)加熱電極與該逆變式熱絲電源相電
4性連接；加熱控制機(jī)構(gòu)，其包括，溫度測(cè)量探頭，設(shè)置于絕緣槍桿出口端； 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，與溫度測(cè)量探頭相連接，并與 一 計(jì)算機(jī)相電性連接；該計(jì)黨 機(jī)還與熱絲加熱機(jī)構(gòu)的逆變式熱絲電源，探頭測(cè)得信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸 到計(jì)算機(jī)，對(duì)熱絲電源得加熱電流進(jìn)行控制。
又，所述的熱絲矯直機(jī)構(gòu)包括三個(gè)帶凹槽的輪子，其中一個(gè)輪子位置 可調(diào)。
本實(shí)用新型所述的送絲機(jī)通過(guò)送絲軟管與熱絲矯直機(jī)構(gòu)相連。 本實(shí)用新型的工作原理是
焊接用的熱絲槍是一送絲槍，二個(gè)加熱電極分別與熱絲電源相連，熱 絲電源向焊絲提供能量，通過(guò)兩加熱電極對(duì)焊絲直接進(jìn)行加熱；
當(dāng)自送絲機(jī)送出的焊絲在二個(gè)加熱電極之間通過(guò)時(shí)，由兩電極間存在 的一段較短焊絲上的電阻(很小的電阻值)在大電流下產(chǎn)生的電阻熱對(duì)焊 絲進(jìn)行加熱，送絲機(jī)按照 一 定的送絲速度把加熱后的焊絲均勻地送到悍接 區(qū)域。激光發(fā)出的能量大部分對(duì)被焊工件加熱，有小部分的能量再施加到 已被電阻熱加熱過(guò)的焊絲上，使焊絲熔化并過(guò)渡到焊接熔池中，形成了一
條光滑勻稱的焊縫。熱絲槍相對(duì)待焊工件的傾角e(或與激光光束的夾角)、
焊絲相對(duì)激光光斑的前后左右位置以及高低位置均由四維(X、 Y、 Z +傾 角)精密調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整到最佳點(diǎn)，使焊絲端部可靠熔化和過(guò)渡。采用熱電 偶或紅外測(cè)溫傳感器作為溫度測(cè)量探頭對(duì)導(dǎo)絲嘴處被加熱焊絲的溫度進(jìn) 行直接測(cè)量，將溫度測(cè)量值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入至加熱控制機(jī)構(gòu)。加熱控制 機(jī)構(gòu)將實(shí)測(cè)溫度和預(yù)定的加熱焊絲溫度進(jìn)行比較， 一 旦發(fā)現(xiàn)結(jié)果偏離了設(shè) 定值，則根據(jù)已知的送絲速度和焊絲加熱段長(zhǎng)度確定加熱電流的調(diào)^量 AI，經(jīng)接口輸出到熱絲電源，修正加熱電流來(lái)穩(wěn)定所需的熱絲加熱溫度。 為保證填充金屬量的穩(wěn)定，加熱控制機(jī)構(gòu)不對(duì)送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
1) 精確性高。本裝置通過(guò)對(duì)焊絲電流加熱終端處的溫度直接進(jìn)行檢 測(cè)，所反映的溫度準(zhǔn)確，能夠?yàn)楹附z溫度控制提供準(zhǔn)確的信息，從而可以 對(duì)激光熱絲焊過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)控。
2) 自調(diào)節(jié)性好。本裝置通過(guò)熱絲電源提供的加熱電流通過(guò)加熱電極 流過(guò)鋼焊絲產(chǎn)生電阻熱，使焊絲得到加熱，采用熱絲加熱控制機(jī)構(gòu)對(duì)焊絲加熱末端的溫度進(jìn)行測(cè)量和比較，根據(jù)溫差反饋產(chǎn)生控制信號(hào)并輸入到熱
絲電源內(nèi)調(diào)節(jié)加熱電流，以保證焊絲加熱過(guò)程的穩(wěn)定一致。溫度測(cè)量探頭
用于測(cè)量導(dǎo)絲嘴處被加熱焊絲的溫度，將溫度測(cè)量值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入至 熱絲加熱控制機(jī)構(gòu)，具有自調(diào)節(jié)性。
3)穩(wěn)定性高。本裝置中的熱絲電源采用恒流外特性的逆變式直流電 源，逆變式電源具有體積小、可控性好、電流穩(wěn)定等特點(diǎn)。使用后具有對(duì) 焊絲加熱穩(wěn)定，從而能夠有效控制熱焊絲的溫度，避免焊絲溫度過(guò)大的波 動(dòng)，影響激光熱填絲焊過(guò)程的穩(wěn)定性。


圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖l所示，本實(shí)用新型加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的激光熱絲焊送絲裝置， 其包括送絲機(jī)l、熱絲槍2及位于熱絲槍2進(jìn)口端的熱絲矯直機(jī)構(gòu)13;其 中，熱絲槍2包括，絕緣槍桿14，其為兩端開(kāi)口的管體結(jié)構(gòu)；導(dǎo)絲嘴12，
連接所述的絕緣槍桿14的出口端；其還包括，熱絲加熱機(jī)構(gòu)，其包括， 二個(gè)加熱電極IO、 11，分別設(shè)置于所述的絕緣槍桿14的兩端；逆變式熱 絲電源，所述的兩個(gè)加熱電極IO、 11與該逆變式熱絲電源3相電性連接；
加熱控制機(jī)構(gòu)4，其包括，溫度測(cè)量探頭5，設(shè)置于絕緣槍桿14出U端； 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，與溫度測(cè)量探頭5相連接，并與一計(jì)算機(jī)相電性連接；該計(jì) 算機(jī)還與熱絲加熱機(jī)構(gòu)的逆變式熱絲電源3，探頭5測(cè)得信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換 器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，對(duì)熱絲電源3得加熱電流進(jìn)行控制。
焊絲9從焊絲盤經(jīng)送絲機(jī)1的送絲輪進(jìn)入矯直機(jī)構(gòu)13,然后進(jìn)入熱絲 槍2;熱絲槍2的加熱電極10、 11分別接至熱絲電源3，焊絲通過(guò)導(dǎo)絲嘴 12送入到焊接區(qū)；在焊接之前，熱絲槍2通過(guò)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6在X、 Y、 Z方向調(diào)整移動(dòng)使焊絲9端部縱向與激光7光斑在同一軸線上，焊絲9正 好進(jìn)入光斑作用區(qū)，焊絲9與焊件8表面處于一個(gè)合適的e角度；然后炸 接時(shí)啟動(dòng)送絲機(jī)1，以控制操作面板15上設(shè)定的送絲速度V焊絲送絲， 同時(shí)熱絲電源3以設(shè)定的加熱電流對(duì)焊絲進(jìn)行加熱；熱絲槍2上的溫度測(cè)量探頭5將測(cè)量的溫度值輸入至控制操作面板15給予顯示，同吋溫度測(cè)
量值輸入到加熱控制機(jī)構(gòu)4，加熱控制系統(tǒng)4中的計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)量值與目 標(biāo)值的比較，對(duì)加熱電流進(jìn)行控制微調(diào)(AI)。焊絲選用為鋼焯絲， 直徑為0.8或l.Omm，當(dāng)送絲速度為1.0m/min，加熱電流預(yù)設(shè)為12A時(shí)， 測(cè)得的焊絲加熱末端的溫度穩(wěn)定在255± 10°C 。
權(quán)利要求1. 加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的激光熱絲焊送絲裝置，其包括送絲機(jī)、熱絲槍及位于熱絲槍進(jìn)口端的熱絲矯直機(jī)構(gòu)；其中，熱絲槍包括，絕緣槍桿，其為兩端開(kāi)口的管體結(jié)構(gòu)；導(dǎo)絲嘴，連接所述的絕緣槍桿的出口端；其特征是，還包括，熱絲加熱機(jī)構(gòu)，其包括，二個(gè)加熱電極，分別設(shè)置于所述的絕緣槍桿的兩端；逆變式熱絲電源，所述的兩個(gè)加熱電極與該逆變式熱絲電源相電性連接；熱絲加熱控制機(jī)構(gòu)，其包括，溫度測(cè)量探頭，設(shè)置于絕緣槍桿出口端；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，與溫度測(cè)量探頭相連接，并與一計(jì)算機(jī)相電性連接；該計(jì)算機(jī)還與熱絲加熱機(jī)構(gòu)的逆變式熱絲電源，探頭測(cè)得信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，對(duì)熱絲電源得加熱電流進(jìn)行控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的激光熱絲焊送絲裝置，其 特征是，所述的熱絲矯直機(jī)構(gòu)包括三個(gè)帶凹槽的輪子，其中一個(gè)輪子 位置可調(diào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的激光熱絲焊送絲裝置，其 特征是，所述的送絲機(jī)通過(guò)送絲軟管與熱絲矯直機(jī)構(gòu)相連。
專利摘要加熱溫度自調(diào)節(jié)控制的激光熱絲焊送絲裝置，其包括送絲機(jī)、熱絲槍、熱絲矯直機(jī)構(gòu)；熱絲槍包括，絕緣槍桿，其為管體結(jié)構(gòu)；導(dǎo)絲嘴，連接絕緣槍桿的出口端；熱絲加熱機(jī)構(gòu)，包括二個(gè)加熱電極，分設(shè)于絕緣槍桿的兩端；逆變式熱絲電源，兩個(gè)加熱電極與逆變式熱絲電源相電性連接；加熱控制機(jī)構(gòu)，包括溫度測(cè)量探頭，設(shè)于絕緣槍桿出口端；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，與溫度測(cè)量探頭相連接，并與計(jì)算機(jī)相電性連接；計(jì)算機(jī)與熱絲加熱機(jī)構(gòu)的逆變式熱絲電源，探頭測(cè)得信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，對(duì)熱絲電源得加熱電流進(jìn)行控制。本實(shí)用新型利用對(duì)焊絲加熱終端處的溫度直接檢測(cè)，依此調(diào)節(jié)加熱電流值，穩(wěn)定焊絲加熱溫度，達(dá)到焊絲加熱和熔化的持續(xù)穩(wěn)定的目的。
文檔編號(hào)B23K26/00GK201249331SQ20082015242
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者俞海良, 左敦桂, 啟 閻, 堅(jiān) 黃 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司