[發明專利]一種搭接激光焊熔透狀態在線監測裝置及方法

有效

• 申請號: 201610886963.5
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN106312312B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 段珍珍;孫立權;王毅;賈坤寧;張曉慶
• 申請（專利權）人: 長春工程學院
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70;B23K31/12
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙)22103
• 代理人: 張建成

1.一種搭接激光焊熔透狀態在線監測裝置，其特征在于：是由監測主機(1)、跟隨裝置(2)及信號線(3)構成，跟隨裝置(2)由連接桿(21)、鎖緊螺栓(22)、支撐桿(23)、保持架(24)、導向輪(25)、壓緊彈簧(26)和超聲波探頭(27)構成，保持架(24)通過支撐桿(23)和鎖緊螺栓(22)與連接桿(21)連接，保持架(24)的端部樞接導向輪(25)，超聲波探頭(27)活動穿設在保持架(24)中，，超聲波探頭(27)上套設有壓緊彈簧(26)，壓緊彈簧(26)兩端分別擠壓在超聲波探頭(27)凸緣和保持架(24)之間，超聲波探頭(27)通過信號線(3)與監測主機(1)相連，實現信號的傳遞，監測主機(1)通過數據總線與焊接設備控制器相連，實現焊接啟動、結束狀態指令的傳輸；跟隨裝置(2)通過連接桿(21)與激光焊設備實現剛性連接，在焊接過程中，跟隨裝置(2)隨著激光頭(4)同步運動。

2.一種權利要求1所述搭接激光焊熔透狀態在線監測裝置的在線檢測監測方法，該方法是：在焊接過程中，激光頭(4)位于工件(5)正面施焊，超聲波探頭(27)位于激光頭(4)的正前方，在壓緊彈簧(26)的壓緊作用下緊貼著工件(5)的反面；由于小孔(6)的焊接方向的前端始終存在巨大的溫度梯度，從而致使其周圍尚未熔化的金屬產生瞬間熱應力；該熱應力通過固態金屬向四周傳播從而形成應力波即超聲波，在線監測裝置通過對此應力波的實時監測，獲取應力波到達超聲波探頭(27)的時間，從而對小孔(6)的深度進行計算和評估；計算式如下：

L＝t×Vu

T=T1+T2-L2-D2]]>

式中，L為小孔(6)底部與超聲波探頭(27)直線距離，D為小孔(6)中心與超聲波探頭(27)中心的縱向距離，t為應力波即超聲波到達超聲波探頭(27)的時間，Vu為超聲波在金屬材料的傳播速度，T1為上層板(51)的厚度，T2為下層板(52)的厚度，T為小孔(6)深度。

3.根據權利要求2所述的在線檢測監測方法，該方法是：

在線監測裝置啟動后，首先進行超聲參數的初始化工作，加載預存的增益、濾波等設置參數，然后等待焊機發送來的焊接啟動指令；焊接開始后，在線監測裝置自動采集超聲波探頭(27)所捕捉到的超聲波信號，計算波頭到達超聲波探頭(27)的時間t，并根據公式計算小孔深度T；在線監測裝置持續地將計算得到的深度數據顯示于軟件主界面，同時存儲于內置的數據庫內，直到接收到焊接停止指令，從而完成一條焊縫的監測過程，然后進入等待狀態；在接收到下一個焊接開始指令后重復上述過程，最終完成所有焊縫的熔深監測。