激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置。在焊接頭上安裝兩個(gè)固定螺柱，保護(hù)氣噴嘴連接在高度調(diào)節(jié)板上，高度調(diào)節(jié)板設(shè)有滑槽，調(diào)節(jié)保護(hù)氣噴嘴高度及與焊接頭間的橫向間距；高度調(diào)節(jié)板下端成一個(gè)固定角度，氣噴嘴始終處于一個(gè)最佳的保護(hù)氣側(cè)吹角度；保護(hù)氣噴口截面是橢圓型截面。通過高度調(diào)節(jié)板上的槽、固定螺栓上的螺母以及高度調(diào)節(jié)板下端的固定角度可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣噴嘴上下左右距離的調(diào)整以及其角度的固定，能夠保證焊縫始終受到保護(hù)氣的良好保護(hù)，避免焊縫由保護(hù)不良所生產(chǎn)的焊接缺陷，從而保證焊接質(zhì)量。
【專利說明】激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光焊接過程氣體保護(hù)裝置，尤其是激光柔性焊接過程焊縫氣體保護(hù)的裝置。屬于激光焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]激光焊是利用高能量密度的激光束作為源進(jìn)行焊接的一種高效精密的焊接方法。因其具有高能量密度、深穿透、高精度、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而受到各發(fā)達(dá)國(guó)家的重視。激光焊對(duì)于一些特殊的材料及結(jié)構(gòu)的焊接具有非常重要的作用，這種焊接方法在航天航空、電子、汽車制造、核動(dòng)力等高新【技術(shù)領(lǐng)域】中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
[0003]焊接機(jī)器人是在工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)焊接設(shè)備，是專門從事焊接的機(jī)器人生產(chǎn)單元。由于焊接機(jī)器人具有產(chǎn)品周期明確、易控制產(chǎn)量、柔性化程度高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定及生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率及減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等方面具有顯著的意義。
[0004]近年來在進(jìn)行小批量、多品種、多人工及多工裝等生產(chǎn)時(shí)，為了減低勞動(dòng)成本，提高生產(chǎn)效率，又將機(jī)器人和激光焊接技術(shù)結(jié)合在一起，組成激光柔性焊接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多方位的激光焊接，其不僅可以實(shí)現(xiàn)規(guī)則焊縫和空間曲線焊縫等各種形式的焊縫焊接，還可用于結(jié)構(gòu)精密、質(zhì)量要求高的焊接構(gòu)件的焊接，應(yīng)用前景極為廣泛。
[0005]在實(shí)際生產(chǎn)中，柔性焊接頭位置需要根據(jù)焊縫形狀進(jìn)行變換，在變換過程通常僅考慮激光焦點(diǎn)位置是否合適及激光入射角是否垂直等因素，往往忽視其處于不同姿態(tài)時(shí)的氣體保護(hù)方法，因此在焊接過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)保護(hù)氣體流場(chǎng)紊亂，外部氣體侵入液態(tài)熔池的情況，外部氣體進(jìn)入熔池就會(huì)形成焊接缺陷，不僅生產(chǎn)成本增加，同時(shí)也增加了產(chǎn)品報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)精度日趨復(fù)嚴(yán)格，焊縫形式越來越復(fù)雜，對(duì)表面完整性及內(nèi)部質(zhì)量要求越來越高。如果不能解決柔性焊接過程中出現(xiàn)的保護(hù)效果不均勻的問題，必將限制激光柔性焊接技術(shù)在精密結(jié)構(gòu)產(chǎn)品焊接生產(chǎn)上的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)激光柔性焊接系統(tǒng)在焊接時(shí)因產(chǎn)生焊縫保護(hù)效果不均勻的問題，本發(fā)明提出了一種激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜空間曲線焊縫的全方位氣體保護(hù)，避免焊接過程中由于保護(hù)不良產(chǎn)生的焊接缺陷的傾向性，獲得了良好的焊縫質(zhì)量。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0009]激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，包括:安裝螺柱、高度調(diào)節(jié)板、固定螺母、保護(hù)氣噴嘴及噴嘴固定件；
[0010]高度調(diào)節(jié)板上設(shè)有滑槽，高度調(diào)節(jié)板下端連接噴嘴固定件；
[0011]保護(hù)氣噴嘴通過噴嘴固定件與高度調(diào)節(jié)板連接，保護(hù)氣噴嘴與高度調(diào)節(jié)板呈一相對(duì)固定角度；保護(hù)氣噴嘴上設(shè)有保護(hù)氣管接頭；保護(hù)氣噴嘴出口指向于激光焊接頭；
[0012]高度調(diào)節(jié)板通過穿過滑槽的安裝螺柱及固定螺母固定于激光焊接頭上。
[0013]螺柱上用于固定高度調(diào)節(jié)板的兩側(cè)的固定螺母位于同一基準(zhǔn)線上，以保證保護(hù)氣噴嘴角度。
[0014]進(jìn)一步地，本發(fā)明在實(shí)施時(shí)，可以作如下優(yōu)選:
[0015]保護(hù)氣噴嘴外部形狀為頭部帶錐型的長(zhǎng)型保護(hù)罩；內(nèi)部噴嘴截面形狀為橢圓形；橢圓形長(zhǎng)軸約15 ±2111111、短軸約
[0016]優(yōu)選保護(hù)氣噴嘴相對(duì)于激光光軸的安裝角度為25?！?。；
[0017]通過高度調(diào)節(jié)板與安裝螺柱相對(duì)位移，調(diào)節(jié)保護(hù)氣噴嘴安裝高度，優(yōu)選保護(hù)氣噴嘴高出激光焦點(diǎn)位置15± 1111111 ；
[0018]通過調(diào)整固定螺母在安裝螺柱上的位置，調(diào)節(jié)保護(hù)氣噴嘴的水平橫向位置，優(yōu)選保護(hù)氣噴嘴出口與激光光軸橫向距離30±2111111。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，高度調(diào)節(jié)板下端與噴嘴固定件間連接為活動(dòng)連接，通過螺桿實(shí)現(xiàn)與高度調(diào)節(jié)板上端的連接。即，所述高度調(diào)節(jié)板下端與噴嘴固定件間通過螺桿鉸接，并在螺桿上設(shè)有緊固螺母。
[0020]作為對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步補(bǔ)充，保護(hù)氣噴嘴由銅制直筒段改為可彎曲的塑料保護(hù)氣管，保護(hù)氣噴嘴可以任意彎曲。
[0021]本發(fā)明的激光柔性焊接焊縫全位置氣體保護(hù)裝置的，該裝置通過螺栓固定在激光頭上，焊接時(shí)形成側(cè)吹保護(hù)氣流場(chǎng)，并可以通過一個(gè)中間帶有滑槽的高度調(diào)節(jié)板來實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣噴嘴的高度調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)固定螺母在螺栓上的位置來調(diào)節(jié)保護(hù)氣噴嘴與激光光軸之間的橫向間距；高度調(diào)節(jié)板下端是一個(gè)角度固定好的開口端可以用來固定保護(hù)氣噴嘴，該角度是經(jīng)過計(jì)算后，得出的保護(hù)氣噴嘴最佳安裝角度；保護(hù)氣噴嘴進(jìn)氣端是一個(gè)快插接頭可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣管的快速插拔，出氣端截面不是傳統(tǒng)的圓形而是經(jīng)過流體學(xué)計(jì)算得出的保護(hù)效果最佳的橢圓形截面。
[0022]通過高度調(diào)節(jié)板及調(diào)節(jié)螺母來調(diào)整保護(hù)氣噴嘴高度及側(cè)吹角度。保護(hù)裝置噴嘴安裝形式為激光旁軸側(cè)吹。
[0023]采用本發(fā)明提出的保護(hù)裝置，通過該連接螺桿可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣噴嘴角度的調(diào)節(jié)，避免可能產(chǎn)生的干涉。保護(hù)氣噴嘴改為可以任意彎曲的塑料保護(hù)氣管，這種氣管具有一定的剛度，既能保持氣流的指向性，同時(shí)在與焊件產(chǎn)生干涉時(shí)，由于其能在受力情況下彎曲的特性從而減輕碰撞力度。采用本發(fā)明提出的保護(hù)裝置，在使用激光柔性焊接系統(tǒng)焊接復(fù)雜焊縫時(shí)，對(duì)整條焊縫的液態(tài)熔池全位置保護(hù)良好，試驗(yàn)證明使用該保護(hù)裝置獲得了良好的焊縫成形質(zhì)量，并且未出現(xiàn)內(nèi)部缺陷。本發(fā)明提出的柔性激光焊焊縫全位置氣體保護(hù)裝置，是通過可以調(diào)節(jié)噴嘴高度及噴嘴與激光光束距離的裝置以及經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的保護(hù)氣出口形狀，實(shí)現(xiàn)了柔性焊接的全方位氣體保護(hù)，使焊縫保護(hù)效果均勻一致，避免了由于保護(hù)效果不均勻所造成的焊接缺陷，從而保證焊接的質(zhì)量，本發(fā)明在實(shí)際生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖2高度調(diào)節(jié)板結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖3保護(hù)氣噴嘴出氣口形狀示意圖
[0027]圖4改進(jìn)后的尚度調(diào)節(jié)板和喂'嘴固定件不意圖
[0028]圖5改進(jìn)后唆氣管不意圖
[0029]圖中標(biāo)記表示:1-安裝螺柱；2高度調(diào)節(jié)板；3-高度調(diào)節(jié)板固定螺母；4-保護(hù)氣噴嘴；5-氣管快插接頭；6-噴嘴固定件；7-焊接頭；8-焊件；9-輸氣管

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面，結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0031]工作原理:由圖1和2所示的裝置示意圖，保護(hù)裝置整體是通過2個(gè)安裝螺柱固定在激光頭上，焊接時(shí)形成側(cè)吹保護(hù)氣流場(chǎng)，每個(gè)螺柱上面分別設(shè)有2個(gè)螺母，2個(gè)螺母用來固定高度調(diào)節(jié)板及調(diào)整噴嘴出口與激光光軸間的橫向距離；高度調(diào)節(jié)板中間設(shè)一個(gè)滑槽，該滑槽是用來固定調(diào)節(jié)板及調(diào)整保護(hù)氣噴嘴的高度。
[0032]具體地，激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，包括:安裝螺柱1、高度調(diào)節(jié)板2、固定螺母3、保護(hù)氣噴嘴4及噴嘴固定件6 ；
[0033]高度調(diào)節(jié)板2中間設(shè)有滑槽；高度調(diào)節(jié)板2通過穿過滑槽的2組安裝螺柱1及固定螺母3固定于激光焊接頭上，保護(hù)氣噴嘴高出激光焦點(diǎn)位置15！^ ；通過調(diào)整固定螺母在安裝螺柱上的位置，調(diào)節(jié)保護(hù)氣噴嘴的橫向位置，保護(hù)氣噴嘴出口與激光光軸橫向距離30！^ ；螺柱上用于固定高度調(diào)節(jié)板的兩側(cè)的固定螺母位于同一基準(zhǔn)線上，以保證保護(hù)氣噴嘴角度；
[0034]高度調(diào)節(jié)板2下端與噴嘴固定件6間通過螺桿鉸接，并在螺桿上設(shè)有緊固螺母；保護(hù)氣噴嘴4上設(shè)有保護(hù)氣管接頭5 ；保護(hù)氣噴嘴4出口指向于激光焊接頭；保護(hù)氣噴嘴相對(duì)于激光光軸的安裝角度為25。時(shí)，緊固螺母鎖緊；
[0035]保護(hù)氣噴嘴為可以任意彎曲的塑料保護(hù)氣管；保護(hù)氣噴嘴4外部形狀為頭部帶錐型的長(zhǎng)型保護(hù)罩；內(nèi)部噴嘴截面形狀為橢圓形；橢圓形長(zhǎng)軸15皿、短軸10皿。
[0036]焊前需分析保護(hù)氣噴嘴與工件的最佳高度及噴嘴出氣口距離激光光束光軸的最佳橫向距離，然后將高度調(diào)節(jié)板的固定螺母放松，首先將螺栓上最左側(cè)螺母旋至所需要的距離，該距離即為分析所得的噴嘴距激光光束最佳橫向距離，然后根據(jù)分析所得最佳噴嘴高度，上下移動(dòng)高度調(diào)節(jié)板到保護(hù)氣噴嘴距離工件表面距離合適后即可將最右側(cè)兩個(gè)螺母旋緊固定。
[0037]由圖2可知，高度調(diào)節(jié)板下端連接的噴嘴固定件6不是直板而是有一定角度的斜板，該角度為經(jīng)過計(jì)算分析所得的最佳保護(hù)氣噴嘴安裝角度，在該角度無論激光頭的位置如何變化，保護(hù)氣體流場(chǎng)都不會(huì)紊亂導(dǎo)致保護(hù)不良；在高度調(diào)節(jié)板的最下端是一對(duì)耳型結(jié)構(gòu)，該裝置用來固定保護(hù)氣噴嘴，以防止保護(hù)氣噴嘴在焊接頭運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生松動(dòng)。
[0038]由圖3所示，保護(hù)氣噴嘴出口不是傳統(tǒng)的圓形而是橢圓形，這是因?yàn)榻?jīng)過計(jì)算分析，使用該種類型的出氣口形狀形成的氣體流場(chǎng)保護(hù)范圍較圓形出氣口的保護(hù)范圍更大，適用于保護(hù)氣噴嘴相對(duì)與工件經(jīng)常變化位置的激光柔性焊。
[0039]在該設(shè)計(jì)中，目前設(shè)計(jì)的保護(hù)氣噴嘴安裝角度是不可調(diào)節(jié)的，在實(shí)際焊接過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)保護(hù)氣噴嘴與焊接周圍環(huán)境產(chǎn)生干涉的情況，這時(shí)就需要對(duì)保護(hù)氣噴嘴角度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)以避開干涉，后續(xù)對(duì)本發(fā)明可做進(jìn)一步改進(jìn)，如圖4所示，將高度調(diào)節(jié)板下端的噴嘴固定件連接改為可分離式活動(dòng)連接，通過固定螺栓實(shí)現(xiàn)與高度調(diào)節(jié)板上端的連接，通過該連接螺栓可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣噴嘴角度的調(diào)節(jié)，避免可能產(chǎn)生的干涉。
[0040]在該設(shè)計(jì)中目前保護(hù)氣噴嘴是銅制的直筒型。作為補(bǔ)充，本發(fā)明做進(jìn)一步改進(jìn)，將保護(hù)氣噴嘴由銅制改為可以彎曲的塑料保護(hù)氣管，如圖5所示，這種氣管具有一定的剛度，能保持氣流的指向性。
[0041]焊接時(shí)，保護(hù)氣為惰性氣體，保護(hù)氣流量[為10?1517111111。實(shí)驗(yàn)證明:采用本發(fā)明，在使用激光柔性焊接系統(tǒng)焊接復(fù)雜焊縫時(shí)，整條焊縫保護(hù)良好，獲得良好的焊縫成形質(zhì)量，未出現(xiàn)內(nèi)部缺陷。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例，并非因此局限本發(fā)明的專利范圍，故凡是運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，包括:安裝螺柱(I)、高度調(diào)節(jié)板(2)、固定螺母(3)、保護(hù)氣噴嘴(4)及噴嘴固定件(6);其特征在于， 高度調(diào)節(jié)板(2)上設(shè)有滑槽，高度調(diào)節(jié)板(2)下端連接噴嘴固定件(6); 保護(hù)氣噴嘴(4)通過噴嘴固定件(6)與高度調(diào)節(jié)板(2)連接，保護(hù)氣噴嘴(4)與高度調(diào)節(jié)板(2)呈一相對(duì)固定角度；保護(hù)氣噴嘴(4)上設(shè)有保護(hù)氣管接頭(5);保護(hù)氣噴嘴(4)出口指向于激光焊接頭； 高度調(diào)節(jié)板(2)通過穿過滑槽的安裝螺柱(I)及固定螺母(3)固定于激光焊接頭上。
2.按照權(quán)利要求1所述激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，其特征在于，保護(hù)氣噴嘴(4)外部形狀為頭部帶錐型的長(zhǎng)型保護(hù)罩；內(nèi)部噴嘴截面形狀為橢圓形；橢圓形長(zhǎng)軸15±2_、短軸 10 ± 1mm。
3.按照權(quán)利要求1所述激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，其特征在于，保護(hù)氣噴嘴相對(duì)于激光光軸的安裝角度為25° ±1°。
4.按照權(quán)利要求1所述激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，其特征在于，保護(hù)氣噴嘴高出激光焦點(diǎn)位置15 ± Imm0
5.按照權(quán)利要求1所述激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，其特征在于，保護(hù)氣噴嘴出口與激光光軸橫向距離30±2mm。
6.按照權(quán)利要求1所述激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，其特征在于，所述高度調(diào)節(jié)板(2)下端與噴嘴固定件￠)間通過螺桿鉸接，并在螺桿上設(shè)有緊固螺母。
7.按照權(quán)利要求1所述激光柔性焊接焊縫氣體保護(hù)裝置，其特征在于，保護(hù)氣噴嘴為可彎曲的塑料保護(hù)氣管。
【文檔編號(hào)】B23K26/12GK104493360SQ201410730369
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】李宏偉, 溫志先, 姚為, 王志敏, 閆寒, 劉洋, 步賢政, 陳久友 申請(qǐng)人:北京航星機(jī)器制造有限公司