[發明專利]一種用于激光焊接焊縫增強的激光填粉裝置和填粉方法

有效

• 申請號: 202110549652.0
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113319426B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 耿韶寧;趙津田;蔣平;許博安;王逸麟;任良原
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒

本發明公開了一種用于激光焊接焊縫增強的激光填粉裝置和填粉方法，所述裝置包括：固定臺、設置于該固定臺上的至少兩個圓弧軌道、卡置在每個圓弧軌道中的送粉管道、與固定臺連接的激光頭；其中，所述送粉管道包括以套設的方式滑動連接的內管道和外管道，通過內管道和外管道的相對滑動能夠改變送粉管道的出粉口與待焊接位置之間的豎直距離，所述送粉管道能夠沿圓弧軌道移動和自轉以改變出粉口的出粉角度。可以實現對送粉量、送粉位置和送粉角度的精確控制，解決了目前無法精準調整噴嘴與光束的相對位置，并且加工角度較為單一，工藝窗口較窄的技術問題。

技術領域

本發明屬于激光焊接技術領域，更具體地，涉及一種用于激光焊接焊縫增強的激光填粉裝置和填粉方法。

背景技術

激光和激光加工是一門發展迅速的高新技術，已成為發展新興產業、改造傳統制造業的關鍵技術之一。激光填粉焊接等激光增材制造技術在激光加工領域中發展迅速，日漸興起，廣泛應運于汽車、航空、航海等領域。目前在激光填粉焊接等激光一體化成型技術中，粉料的供給通常采用同步送粉法。同步送粉法是通過專門的送粉系統將供料直接送入激光束中，使供料和成型同步完成。送粉系統被看作同步送粉法中的一個重要環節，送粉噴嘴作為送粉系統中的關鍵組成部分成為當前的研究熱點。如今運用廣泛的送粉噴嘴主要分為光內送粉噴嘴、光外同軸送粉噴嘴、光外旁軸送粉噴嘴。其中光外旁軸送粉噴嘴因其操作簡單而被廣泛應用。然而此裝置的缺點在于粉末利用率低、加工方向單一、粉末流聚中性不好、粉末流容易偏離加工方向、成型質量不易得到保障，并且實驗前調試時間較長，無法實現精準送料。光外同軸送粉嘴實現了光束與粉末流的同步輸出，然而所謂“同軸”只是多路旁軸送粉，其自由度較低、調試繁瑣，在加工中傾斜的粉末流會導致加工精度降低。并且多粉末流的匯聚焦點難以穩定，導致熔道厚度發生變化。而近年來興起的光內同軸送粉噴嘴解決了粉末流聚中性，傾斜送料等問題。但此方法仍然無法精準調整噴嘴與光束的相對位置，并且加工角度較為單一，工藝窗口較窄。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種用于激光焊接焊縫增強的激光填粉裝置和填粉方法，其目的在于設置至少兩個送粉管道，同時改變送粉管道的出粉口與待焊接位置之間的豎直距離，并改變出粉口的出粉角度，由此解決目前無法精準調整噴嘴與光束的相對位置，并且加工角度較為單一，工藝窗口較窄的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種用于激光焊接焊縫增強的激光填粉裝置，包括：固定臺、設置于該固定臺上的至少兩個圓弧軌道、卡置在每個圓弧軌道中的送粉管道、與固定臺連接的激光頭；其中，所述送粉管道包括以套設的方式滑動連接的內管道和外管道，通過內管道和外管道的相對滑動能夠改變送粉管道的出粉口與待焊接位置之間的豎直距離，所述送粉管道能夠沿圓弧軌道移動和自轉以改變出粉口的出粉角度。

優選地，所述至少兩個圓弧軌道設置在同一個圓的弧線上，所述激光頭連接于該圓的圓心處。

優選地，在同一個圓的弧線上對稱設置兩個圓弧軌道，該兩個圓弧軌道之間的最小距離為2-2.5cm。

優選地，所述兩個圓弧軌道為具有兩條平行弧邊的貫通凹槽，所述外管道卡置于該凹槽中，所述兩條平行弧邊所在的圓的直徑分別為12-13cm、16-17cm。

優選地，所述內管道的外徑與所述外管道的內徑相配合，所述內管道的一端與所述外管道一端套設連接，所述內管道的另一端連通球部，在該球部周向均勻連接至少兩個出粉管道，所述至少兩個出粉管道的管徑不同。

優選地，所述出粉管道為3個，該3個出粉管道的管徑分別為0.5mm、1mm、2mm。

優選地，所述裝置還包括：與送粉管道連接的第一驅動電機、第二驅動電機和第三驅動電機，以及與所述第一驅動電機、第二驅動電機和第三驅動電機電氣連接的控制器；所述第一驅動電機用于驅動所述內管道進入或伸出外管道以實現二者的相對滑動，所述第二驅動電機用于驅動所述送粉管道沿圓弧軌道移動，所述第三驅動電機用于驅動所述球部進行自轉。