[發(fā)明專利]一種超窄間隙激光填絲焊接熔池圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011051515.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112222620B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶汪;孟圣昊;李俐群;宮建鋒;司昌健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/21
• 分類號(hào): B23K26/21;B23K26/142;B23K26/70
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種超窄間隙激光填絲焊接熔池圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，涉及一種激光填絲焊接熔池圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的超窄間隙激光填絲焊接熔池圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)會(huì)受到焊絲及試板等的阻礙，焊接過(guò)程中產(chǎn)生大量煙塵、受坡口拘束的等離子體干擾的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明解決了窄間隙激光焊接過(guò)程中坡口對(duì)內(nèi)部焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)信息采集的阻擋，通過(guò)小角度固定相機(jī)使得焊接過(guò)程中熔池及表面信息實(shí)現(xiàn)可視化，其方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，工作穩(wěn)定可靠，可廣泛應(yīng)用于窄間隙激光焊接系統(tǒng)中。輔助氣體吹送裝置可以在不遮擋激光束的工作與相機(jī)拍攝的條件下接近焊接熔池，一方面保證窄間隙約束條件下激光束傳輸能量不被影響；另一方面避免相機(jī)的拍攝路徑被干擾得到清晰的圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光填絲焊接熔池圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)

厚板的激光自熔焊所能焊接厚度主要受激光功率和焊縫成形的限制，隨著大功率激光器的不斷面世，有關(guān)厚板的激光自熔焊接研究很多，但由于其所需功率大，且焊接過(guò)程中氣孔問(wèn)題和穩(wěn)定性問(wèn)題并不能得到很好解決，又或者是解決方法并不適用于工程實(shí)際。激光填絲焊為激光厚板焊接提供了一種除增加功率以外的解決途徑，同時(shí)鋁合金焊接中易出現(xiàn)的合金燒損問(wèn)題也可以通過(guò)填絲得到改善。激光焊接對(duì)于裝配的精度要求極高，填絲焊可以降低焊接過(guò)程中對(duì)工件尺寸精度的要求，提高間隙搭接能力以及對(duì)中容忍性。此外通過(guò)調(diào)配添加焊絲的成分可以有效改善焊縫冶金成分，從而獲得能充分滿足各種性能需求的焊接接頭。但與此同時(shí)，填絲焊過(guò)程中送絲速度與激光功率和焊接速度的匹配、送絲機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性等也使得焊接工藝變得更加復(fù)雜。

窄間隙焊接方法作為一種大幅度減小坡口面積，從而在較小的焊接線能量下可實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)焊接的焊接方法，已成為厚板焊接中的一種重要手段。窄間隙焊接可以顯著地提高焊接效率，降低焊接成本。焊接道數(shù)及填充材料的減小使得整個(gè)焊縫熱影響區(qū)也會(huì)相應(yīng)變小，提高了焊接質(zhì)量。坡口內(nèi)多次焊接，使得焊縫及附近母材經(jīng)歷了多次回火，從而得到一個(gè)晶粒細(xì)小的區(qū)域，大大提高了其力學(xué)性能。與此同時(shí)，熔化金屬的減少也使得焊后殘余應(yīng)力減小，焊接變形變小。綜上所述，窄間隙激光填絲焊已經(jīng)成為解決厚板焊接存在問(wèn)題的一種極具潛力的焊接方法，但窄間隙焊接中由于獨(dú)特的坡口形式，常易出現(xiàn)層間或側(cè)壁未熔合等缺陷，其工藝窗口通常比較窄，須通過(guò)大量的試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)。在焊接過(guò)程中加入可視化系統(tǒng)，可對(duì)焊接狀態(tài)是否穩(wěn)定進(jìn)行直觀的判斷，也可以起到指導(dǎo)工藝的作用。

目前常規(guī)的焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)手段包括熔池圖像以及光、聲信號(hào)等的采集，但由于窄間隙坡口內(nèi)部空間較小，且有焊絲及試板等的阻礙，焊接過(guò)程中產(chǎn)生大量煙塵、受坡口拘束的等離子體干擾等問(wèn)題，光譜信號(hào)及聲信號(hào)都難以避免這些干擾進(jìn)行準(zhǔn)確的采集。而熔池圖像的采集也由于坡口間隙較小，光和絲均會(huì)阻礙相機(jī)的拍攝，也無(wú)法獲得清晰的焊絲過(guò)渡和熔池流動(dòng)狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的超窄間隙激光填絲焊接熔池圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)會(huì)受到焊絲及試板等的阻礙，焊接過(guò)程中產(chǎn)生大量煙塵、受坡口拘束的等離子體干擾的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種超窄間隙激光填絲焊接熔池圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。

本發(fā)明的超窄間隙激光填絲焊接熔池圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置是由激光頭1、第一連接桿2、直角板4、第一螺栓5、縱向調(diào)節(jié)絲杠6、縱向連接桿7、連接板8、相機(jī)9、照明光源10、第二螺栓11、輔助氣體吹送裝置12、調(diào)節(jié)旋鈕14、頂絲螺栓15、轉(zhuǎn)軸16、安裝板17、送進(jìn)焊絲19、正面固定盤20和背面固定盤21組成；

所述的直角板4是由兩個(gè)互相垂直的平板組成，其中一個(gè)平板上設(shè)置兩個(gè)平行的通槽4-1，直角板4通過(guò)多個(gè)第一螺栓5固定在激光頭1的側(cè)壁上，第一螺栓5穿過(guò)兩個(gè)通槽4-1，直角板4拐角處的棱為豎直方向；所述的縱向調(diào)節(jié)絲杠6固定在直角板4中未設(shè)置通槽的平板上，縱向連接桿7的上端固定在縱向調(diào)節(jié)絲杠6中的豎直移動(dòng)的部件上，縱向連接桿7的下端與連接板8的上端固定；