[發明專利]一種激光-等離子弧復合切割與焊接加工裝置及加工方法

在審

• 申請號: 202011556530.6
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112589274A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 哈斯金·弗拉基斯拉夫;羅子藝;郭瑞·弗拉基米爾;薛亞飛;巴比奇·亞歷山大;懷璽;王昕昕;舍甫琴科·維塔利;董春林;易耀勇;蔡得濤;韓善果
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院中烏焊接研究所
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/14
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

本發明涉及焊接設備技術領域，公開了一種激光－等離子弧復合切割與焊接加工裝置，包括殼體，殼體內具有供激光穿過的中心通道，殼體的底部還布置有噴嘴，噴嘴包括氣體噴嘴和布置在氣體噴嘴內部的等離子噴嘴，殼體的外部沿其周向還間隔布置有切割電極和焊接電極，切割電極、焊接電極均為針狀電極，切割電極、焊接電極的底端與中心通道的中心線之間的間隔大于激光在經過切割電極、焊接電極時的半徑。切割電極和焊接電極均為針狀電極，取代布置在激光線路上的環狀電極，避免激光由輻射加工區反射到陰極的端面，激光經過切割電極、焊接電極的底端時并不會照射到針狀電極，避免激光的熱量輻射在針狀電極，避免電極出現過熱現象，延長陰極的使用壽命。

技術領域

本發明涉及焊接設備技術領域，特別是涉及一種激光-等離子弧復合切割與焊接加工裝置及加工方法。

背景技術

激光焊接、等離子焊接是現代焊接中常用的焊接方式，激光熱源具有高的能量密度、極優的指向性、及透明介質傳導的特性，電弧等離子體具有高的熱-電轉化效率、低廉的設備成本的運行成本、技術發展成熟等優勢。激光-等離子弧復合焊接結合了激光和等離子弧兩個獨立熱源的優點，又規避二者各自的缺點，在金屬材料焊接領域是具有極大應用前景的新型焊接熱源。

申請公布號為WO2011029462A1的國際專利公開了一種激光-等離子弧焊接方法和裝置，惰性氣體或者其他復合氣體在環形陰極處激發產生等離子流，激光束引導等離子束傳輸，電弧陰極構造為環形并且激光束可以在環形陰極中心開口之內傳輸。

上述的激光-等離子弧焊接方法和裝置在使用時，激光經過環形陰極照射到工件上，激光的熱量輻射在環形陰極的端面，另外激光會由輻射加工區反射到陰極端面特定的位置，會在環形陰極的斷面上存在過熱現象，電弧的陰極區域被壓縮到過熱區域的大小，陰極開始嚴重侵蝕甚至是緊急侵蝕，這導致環形陰極的快速失效，影響電弧陰極的使用壽命。

發明內容

本發明的目的是：提供一種激光-等離子弧復合切割與焊接加工裝置，以解決現有技術中的激光-等離子弧焊接時環形陰極的端面出現過熱現象，影響電弧陰極的使用壽命的問題；本發明還提供了一種激光-等離子弧復合切割與焊接加工方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種激光-等離子弧復合切割與焊接加工裝置，包括殼體，所述殼體內具有供激光穿過的中心通道，所述殼體的底部還布置有噴嘴，所述噴嘴包括用于噴射輔助氣體的氣體噴嘴和布置在所述氣體噴嘴內部的供等離子束噴出的等離子噴嘴，所述殼體的外部沿其周向還間隔布置有切割電極和焊接電極，所述切割電極、焊接電極均為針狀電極，所述切割電極、焊接電極的底端向所述殼體靠近以傾斜布置，所述切割電極、焊接電極的底端與所述中心通道的中心線之間的間隔大于激光在經過所述切割電極、焊接電極時的半徑。

優選地，所述切割電極的錐角為60-90°。

優選地，所述焊接電極的錐角為15-30°

優選地，所述等離子噴嘴為直徑可調的調節噴嘴，等離子噴嘴的直徑調節范圍為1-5mm。

本發明還提供了一種激光-等離子弧復合切割與焊接加工方法，包括以下步驟，步驟一，采用針狀電極作為切割電極和焊接電極，調節切割電極和焊接電極的角度，使切割電極和焊接電極的底端向激光通道傾斜；步驟二，調節切割電極、焊接電極的底端與中心通道的中心線之間的間隔，間隔大于激光在經過所述切割電極、焊接電極時的半徑；步驟三，調節等離子噴嘴的直徑，使等離子噴嘴的直徑滿足電弧的收縮；步驟四，啟動控制系統，在控制系統匯中調節氣體噴嘴的氣體的流速、激光的功率、激光束的焦點、切割電極和焊接電極的電流范圍，進行焊接。

優選地，步驟一中，切割電極的錐角為60-90°，焊接電極的錐角為15-30°

優選地，步驟三中，等離子噴嘴的直徑調節范圍為1-5mm。