一種紫銅激光焊接裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造為一種紫銅激光焊接裝置及方法，用于厚度小于4_的紫銅板材激光焊接，獲得良好焊接接頭質(zhì)量的技術領域。
【背景技術】
[0002]激光焊接以其優(yōu)良的焊接質(zhì)量成為一種新型的焊接工藝。然而由于紫銅板材表面高反射率及散熱速度極快，激光焊接過程常常出現(xiàn)焊縫不連續(xù)、表面質(zhì)量差及焊縫夾雜嚴重等問題。而采用其他焊接方式如鎢極氬弧焊卻存在焊接熱輸入量過大而引起的焊接嚴重變形等問題。因此急需開發(fā)可實現(xiàn)優(yōu)良焊接質(zhì)量且具有較高效率的紫銅板材激光焊接設備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明創(chuàng)造的發(fā)明目的是提供一種紫銅激光焊接裝置及方法，通過預熱機構對工件進行預熱，再通過預熱機構與激光焊接頭的配合對工件進行焊接，不僅提高紫銅板材激光焊接的能量吸收率，提高工作效率，還能夠實現(xiàn)對紫銅薄壁管材的激光焊接，從而達到焊縫區(qū)美觀、無余高基本無需額外加工，節(jié)省工序及成本。
[0004]本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術方案為:
[0005]一種紫銅激光焊接裝置，具有控制系統(tǒng)、激光器、激光焊接頭、預熱機構和溫控機構，所述激光焊接機構具有激光器和激光焊接頭；
[0006]所述預熱機構具有加熱保溫箱，加熱保溫箱內(nèi)設有保溫磚，保溫磚上設有用于固定工件的夾具，加熱保溫箱內(nèi)的兩側壁延箱體軸向均布設有數(shù)個干燒加熱管，加熱保溫箱上方設有蓋板和抽板，所述蓋板上與工件對應的位置設有豁口，所述抽板設置在豁口處；加熱保溫箱的兩側分別設有電機I和II，所述蓋板上設有齒條I，所述電機I通過齒輪I與齒條I作用帶動蓋板沿箱體的軸向移動；所述抽板上設有齒條II，所述電機II通過齒輪II與齒條II作用帶動抽板沿垂直箱體軸向的方向移動；
[0007]所述激光器和激光焊接頭位于蓋板的上方，所述激光焊接頭相對于工件的位置可調(diào)；
[0008]所述溫控機構包括溫控箱，與溫控箱連接并置于加熱保溫箱內(nèi)的熱電偶和用于測量工件溫度的紅外測溫儀；
[0009]所述激光器、電機1、電機I1、加熱保溫箱和紅外線測溫儀分別與控制系統(tǒng)線連接。
[0010]所述的一種紫銅激光焊接裝置，所述保溫磚在加熱保溫箱體內(nèi)的位置沿箱體的軸向方向可調(diào)。
[0011]所述的一種紫銅激光焊接裝置，所述蓋板上位于豁口的一側設有紅外線測溫孔。
[0012]所述的一種紫銅激光焊接裝置，所述加熱保溫箱的箱體內(nèi)部四周設有玻璃纖維填充層，所述玻璃纖維填充層的厚度為15mm-20mm，所述玻璃纖維的直徑為1mm。
[0013]所述的一種紫銅激光焊接裝置，所述加熱保溫箱的箱體內(nèi)底部與保溫磚之間設有石棉。
[0014]所述的一種紫銅激光焊接裝置，所述工件為紫銅工件，所述紫銅工件的厚度不大于 4mm η
[0015]所述的一種紫銅激光焊接裝置，還包括保護氣瓶和保護氣管，所述保護氣管連接在激光焊接頭的一側，所述保護氣瓶與保護氣管之間通過軟管連接，所述保護氣瓶的出氣口處設有電磁控制閥，所述電磁控制閥與控制系統(tǒng)線連接。
[0016]所述的一種紫銅激光焊接裝置，所述保溫磚為高鋁磚。
[0017]一種紫銅激光焊接方法，包括如下步驟:
[0018]I)啟動電機II帶動抽板沿垂直箱體軸向的方向移動使抽板與蓋板分尚，啟動電機I帶動蓋板沿箱體的軸向移動，讓出加熱保溫箱中的夾具的位置；
[0019]2)將工件固定在夾具上，啟動電機I帶動蓋板沿箱體的軸向移動，使蓋板蓋住整個箱體且豁口處位于工件待焊接的部位的上方，啟動電機II帶動抽板沿垂直箱體軸向的方向移動使抽板與蓋板閉合；
[0020]3)利用加熱保溫箱的中的干燒加熱管對箱體內(nèi)部進行加熱，并通過熱電偶對箱體內(nèi)的溫度進行監(jiān)控；利用紅外線測溫儀對工件的表面溫度進行監(jiān)測；
[0021]4)當工件的溫度達到焊接要求時，啟動電機II帶動抽板沿垂直箱體軸向的方向移動使抽板以Vi的速度遠離蓋板，同時啟動激光器對工件進行焊接，并控制激光焊接頭以與Vl相適配的速度V2進行焊接，直至焊接完成。
[0022]所述的一種紫銅激光焊接方法，所述步驟4)中速度Vl與速度V2 —致。
[0023]本發(fā)明創(chuàng)造具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明創(chuàng)造一種紫銅激光焊接裝置主要包括對工件進行預熱的預熱機構、激光發(fā)生系統(tǒng)(激光器和激光焊接頭，該激光焊接頭沿箱體軸向方向可進行位置調(diào)節(jié)以適應不同厚度紫銅工件；)、溫控機構和控制系統(tǒng)PLC，預熱機構由加熱干燒管作為熱源，由保溫磚、蓋板和抽板配合實現(xiàn)加熱保溫箱內(nèi)的溫度恒定，使用熱電偶及加熱保溫箱內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對箱體內(nèi)部溫度進行監(jiān)控及調(diào)整。紫銅工件的溫度測定則由外置的紅外高溫測溫儀完成。
[0025]利用預熱機構可實現(xiàn)工件焊前溫度可控的功能，解決紫銅工件激光焊接過程中熱量無法匯聚、焊縫表觀質(zhì)量差及焊縫缺陷多等問題，確保紫銅激光焊接工藝穩(wěn)定。通過調(diào)整電機的轉速可實現(xiàn)抽板運動速度與激光焊接速度配合，可保證焊接區(qū)域的預熱溫度基本不變，實現(xiàn)預熱措施可靠、穩(wěn)定的目的。
[0026]箱體內(nèi)保溫磚軸向位置可調(diào)，可使該裝置用于板厚不同或不同材質(zhì)的銅及銅合金的激光焊接，因此擴大了該裝置的使用范圍。
[0027]預熱機構由加熱干燒管作為熱源，箱體內(nèi)部四周用1_直徑玻璃纖維填充以降低裝置內(nèi)熱量散失并保持箱體內(nèi)外絕緣。為實現(xiàn)預熱箱的溫度恒定，使用熱電偶及加熱保溫箱中溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對箱體內(nèi)部溫度進行監(jiān)控及調(diào)整。紫銅工件的溫度測定則由外置的高溫測溫儀完成。解決紫銅板材激光焊接過程中焊縫區(qū)成型性差、缺陷嚴重及表觀質(zhì)量差等問題，確保紫銅工件激光焊接工藝的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明創(chuàng)造一種紫銅激光焊接裝置的結構示意圖。
[0029]圖2為圖1所示預熱機構的示意圖。
[0030]圖3為圖1所示預熱機構的俯視圖。
[0031]圖4為圖1所示蓋板的結構示意圖。
[0032]圖5為圖1所示夾具的結構示意圖。
[0033]圖6為實施例中單激光焊接與經(jīng)預熱處理后激光焊接的形態(tài)對比圖。
[0034]其中，1-PLC控制器，2-電磁控制閥，3-保護氣管，4_激光焊接頭，5_紅外線測溫儀，6-夾具，7-溫控箱，8-熱電偶，9-加熱保溫箱，10-干燒加熱管，11-電機II，12-保護氣瓶，13-電機I，14-工件，15-抽板，16-蓋板，17-保溫磚，18-石棉，19-紅外線測溫孔，20-齒條I，21-齒條II，22-激光器，23-齒輪I，24_齒輪II，25-螺栓組件，26-豁口
【具體實施方式】
[0035]如圖1所示一種紫銅激光焊接裝置，具有控制系統(tǒng)、激光焊接系統(tǒng)、預熱機構和溫控機構，其中控制系統(tǒng)為PLC控制器I，激光焊接系統(tǒng)包括激光器22和激光焊接頭4，溫控機構包括溫控箱7、熱電偶8和紅外線測溫儀5，如圖2所示預熱機構包括加熱保溫箱9，保溫磚17，夾具6，干燒加熱管10，蓋板16，抽板15、電機I 13和II 11。保溫磚17設置在加熱保溫箱9的箱體內(nèi)部，夾具6設置在保溫磚17上用于固定工件14，數(shù)個干燒加熱管10在加熱保溫箱9內(nèi)的兩側壁上延箱體的軸向均布設置，蓋板16和抽板15分別通過支架設置在加熱保溫箱9的上方，如圖4所示蓋板16上與箱體內(nèi)工件對應的位置設有豁口 26，抽板15設置在豁口 26處；蓋板16上位于豁口的一側設有紅外線測溫孔19;電機I 13和II 11通過電機座分別設置在加熱保溫箱9的兩側，蓋板的一側設有齒條I 21，電機I通過齒輪
I23與齒條I 20作用帶動蓋板16沿箱體的軸向移動；抽板15上設有齒條II 21，電機II 11通過齒輪II 24與齒條II 21作用帶動抽板15沿垂直箱體軸向的方向移動。激光器22