[發明專利]一種磁控熱絲擺動激光焊接裝置、方法和應用

有效

• 申請號: 201811000355.5
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN108817712B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 孫清潔;李軍兆;劉一搏;甄祖陽;康克新;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學(威海)
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K26/21
• 代理公司: 北京博訊知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11593
• 代理人: 柳興坤

1.一種磁控熱絲擺動激光焊接裝置，包括用于發射激光束的激光束發射裝置和設置在激光束一側的加熱焊絲，其特征在于，加熱焊絲上施加有永磁體產生的外加磁場，外加磁場與焊接熱絲電流相互作用產生電磁力，其中，焊接熱絲電流為交變頻率為0-50Hz的交流電，電磁力使得焊絲垂直于焊接方向擺動；

所述激光束發射裝置包括焊接激光頭；所述磁控熱絲擺動激光焊接裝置還包括設置在激光束一側的導電嘴，所述導電嘴中導送有加熱焊絲，激光束的另外一側還設置有保護氣路，所述保護氣路輸出保護氣體，焊接開始后，在激光束的熱量作用下，母材及焊絲熔化后形成熔池金屬，所述保護氣路輸出的保護氣體防止熔池金屬與空氣反應，在進給方向上，加熱焊絲位于所述焊接激光頭的前側，所述保護氣路位于所述焊接激光頭的后側；

其中：

所述外加磁場的磁場強度為50-200mT；和，

熱絲電流為60-160A；和，

焊絲加熱長度為30-80mm；和，

激光束采用連續激光或脈沖激光，激光功率為2000-6000W；和，

永磁體尺寸為：長60-80mm，寬15-25mm，厚度為2-6mm。

2.如權利要求1所述的一種磁控熱絲擺動激光焊接裝置，其特征在于，所述外加磁場的磁場強度通過改變永磁體形狀和/或調整永磁體與焊接熱絲的距離進行調整。

3.如權利要求1所述的一種磁控熱絲擺動激光焊接裝置，其特征在于，還包括金屬導體，所述永磁體設置在金屬導體中。

4.如權利要求1所述的一種磁控熱絲擺動激光焊接裝置，其特征在于，所述永磁體是汝鐵硼稀土永磁。

5.一種磁控熱絲擺動激光焊接方法，其特征在于，在焊接熱絲上施加由永磁體產生的外加磁場，通過外加磁場與焊接熱絲電流相互作用產生電磁力，其中，焊接熱絲電流為交變頻率為0-50Hz的交流電，使得焊絲垂直于焊接方向產生擺動，以改變焊接熱源分布并促進熔滴過渡和熔池流動；

其中，激光束發射裝置包括焊接激光頭；磁控熱絲擺動激光焊接裝置包括設置在激光束一側的導電嘴，所述導電嘴中導送有加熱焊絲，激光束的另外一側還設置有保護氣路，所述保護氣路輸出保護氣體，焊接開始后，在激光束的熱量作用下，母材及焊絲熔化后形成熔池金屬，所述保護氣路輸出的保護氣體防止熔池金屬與空氣反應，在進給方向上，加熱焊絲位于所述焊接激光頭的前側，所述保護氣路位于所述焊接激光頭的后側；

其中：所述外加磁場的磁場強度為50-200mT，和，

熱絲電流為60-160A；和/或，焊絲加熱長度為30-80mm；和，

激光束采用連續激光或脈沖激光，激光功率為2000-6000W；和，

永磁體尺寸為：長60-80mm，寬15-25mm，厚度為2-6mm。

6.如權利要求5所述的一種磁控熱絲擺動激光焊接方法，其特征在于，通過調整外加磁場磁場強度、熱絲電流以及焊絲加熱長度控制焊絲的擺動幅度。

7.權利要求5所述磁控熱絲擺動激光焊接方法在窄間隙焊接上的應用。

8.一種利用權利要求1所述焊接裝置進行窄間隙焊接的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）窄間隙坡口加工；同時要保證永磁體與窄間隙坡口互不干擾；

2）將加熱焊絲施加永磁體產生的外加磁場；

3）激光作用于母材上形成熔池；

4）啟動送絲裝置，保證焊絲起始送進位置位于坡口中心，外加磁場與熱絲電流相互作用產生的電磁力使得焊絲在垂直于焊接方向進行擺動；

5）在焊絲擺動的機械振動力下，促進熔滴過渡，同時將部分熱量重新分布在坡口側壁位置。