[發明專利]真空激光焊接設備及方法

無效

• 申請號: 201210002191.6
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102513702A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 張秉剛;王廷;馮吉才;陳國慶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K26/12
• 分類號: B23K26/12;B23K26/20;B23K26/42
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種激光焊接設備及方法，具體涉及一種真空激光焊接設備及方法，屬于焊接技術領域。

背景技術

現代工業技術的飛速進步，特別是航空航天工業的發展，對很多部件的焊接質量要求極高，特別是一些精密部件的焊接，通常焊接成為最后一道加工工序。真空電子束焊接通常用來進行一些精密零件的加工。但由于電子束槍體體積大，質量重，一方面真空室有效利用率低，同時運動機構的精密度也受到限制，也不便于實現柔性加工。常規激光焊接過程在空氣中完成焊接，需要采用保護氣體對焊縫金屬進行保護，但一些對焊縫金屬保護要求較高的零件則無法滿足要求。同時，激光也屬于一種高能粒子流，在空氣中的傳播勢必與空氣中的粒子發生碰撞，損失部分能量。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的真空電子束焊接電子束槍體體積大，質量重，真空室有效利用率低，運動機構的精密度受到限制，不便于實現柔性加工，常規激光焊接激光在空氣中的傳播與空氣中的粒子發生碰撞，損失能量及焊縫金屬保護效果受限的問題，進而提供一種真空激光焊接設備及方法。

本發明的技術方案是：真空激光焊接設備包括真空艙體、工作臺、抽真空系統、三軸聯動系統、工業監控器、激光頭、光纖導入密封口、電纜導入密封圈、水冷管道密封圈、光纖、電纜、水冷管道、數控裝置、激光發生器和水冷機；

工作臺安裝在真空艙體的底板上，三軸聯動系統安裝在真空艙體的內側壁上，激光頭安裝在三軸聯動系統上，工業監控器安裝在激光頭上，抽真空系統安裝在真空艙體的外側壁上，光纖的一端穿過真空艙體與激光頭連接，光纖的另一端與置于真空艙體外部的激光發生器連接，電纜的一端穿過真空艙體與激光頭連接，電纜的另一端與置于真空艙體外部的數控裝置連接，水冷管道的一端穿過真空艙體置于激光頭的下部，水冷管道的另一端與置于真空艙體外部的水冷機連接，光纖與真空艙體之間通過光纖導入密封圈連接，電纜與真空艙體之間通過電纜導入密封圈連接，水冷管道與真空艙體之間通過水冷管道密封圈連接，激光頭的半徑小于10mm，高度小于20mm。

本發明的技術方案是：真空激光焊接方法的具體步驟為：

步驟一、將工作臺移出真空艙體外，將待焊接工件安裝在工作臺上，再將待焊接工件與工作臺一同移入真空艙體內，關閉真空艙體的艙門，真空艙體的漏率不超過0.667Pa/h；

步驟二、啟動抽真空系統，待真空艙體內的真空度達到工件要求的真空度時，啟動激光發生器、數控裝置和水冷機，進行焊接；抽真空系統在5分鐘至15分鐘范圍內將真空艙體內的工作真空度達到1×10^-2torr，極限真空度1×10^-4torr；

步驟三、完成焊接后，向真空艙體注入空氣，待真空艙體內的氣壓達到大氣壓后，開啟真空艙體的艙門，取出工件。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

本發明將激光頭置于真空艙體內，激光束通過光纖由激光發生器導入真空艙體內，激光焊接在真空艙體內的真空環境下完成。焊接過程的監測借助工業監控器進行，激光頭通過冷水機進行冷卻，冷卻效率高，真空艙體的密封性能好，抽真空系統要求在短時間內使真空艙體達到較高真空度，真空艙體內裝有工作臺及三軸聯動系統，數控裝置集成所有參數控制模塊及激光頭行走軌跡控制模塊，并與工作臺耦合，以實現空間軌跡的自動焊接。采用真空環境下激光焊接方法，與常規激光焊接相比，不需要保護氣體，對焊縫金屬的保護效果更好，同時避免了光束與空氣中粒子的相互作用，提高了能量轉化效率。而與真空電子束焊接相比，激光焊接頭體積遠遠小于電子束焊槍，提高了真空艙體的利用率，也便于實現柔性加工。真空激光焊接將真空的良好保護氣氛和激光焊接柔性加工性能好的優點結合起來，在民用和軍用工業的精密結構件焊接中必將得到廣泛應用。另一方面，全球目前正在大力開展太空探索，未來的空間站建設與維護以及探月工程的實施，難免會涉及到空間焊接技術。對于太空焊接的地面模擬試驗，真空激光焊接設備及技術也必將得到應用。

附圖說明

圖1是本發明的真空激光焊接設備原理圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式的真空激光焊接設備包括真空艙體1、工作臺2、抽真空系統3、三軸聯動系統4、工業監控器5、激光頭6、光纖導入密封口7、電纜導入密封圈8、水冷管道密封圈9、光纖10、電纜11、水冷管道12、數控裝置13、激光發生器14和水冷機15；