[發(fā)明專利]一種磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置

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• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113319430A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪濤;馬越;許柯雨
• 申請（專利權(quán)）人: 青島尚禹環(huán)境科技有限公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/70
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置。包括激光發(fā)生器、激光焊接頭、激光光纖、GTAW焊接電源、GTAW焊炬、保護(hù)氣罩、磁控電源和磁控裝置。該裝置將三個(gè)相同的配有獨(dú)立焊接電源的GTAW焊炬以120度夾角均勻分布在激光焊接頭周圍，實(shí)現(xiàn)中心共熔池耦合焊接。實(shí)現(xiàn)激光與GTAW電弧同軸耦合，形成中心共熔池耦合焊接技術(shù)，節(jié)約焊接空間，并在保證電弧穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，增加焊接熔深，實(shí)現(xiàn)中厚板一次性單面焊雙面成形，顯著提高焊接效率，促進(jìn)激光與電弧等離子體的空間誘導(dǎo)作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置。

背景技術(shù)

高效高質(zhì)量焊接技術(shù)一直是國內(nèi)外焊接領(lǐng)域所倡導(dǎo)的。復(fù)合焊接技術(shù)將兩個(gè)或多個(gè)焊接技術(shù)集成在一起，取長補(bǔ)短，相對單一焊接方法，顯著增加焊接效率，提高焊接接頭質(zhì)量。激光焊接技術(shù)以激光束為能源，使其沖擊在焊件接頭上實(shí)現(xiàn)連接，具有焊接速度快、熱輸入量小和較窄熱影響區(qū)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天和海洋工程等領(lǐng)域。但單獨(dú)的大功率激光器成本較高，為降低焊接成本，激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)應(yīng)運(yùn)而成，該方法于上世紀(jì)七十年代由英國Steen提出，該技術(shù)將激光與電弧兩種熱源復(fù)合在一起，相互作用，發(fā)揮各自優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量的焊接方法，解決激光設(shè)備高成本、金屬材料對激光高反射率和電弧能量密度低等問題。隨著各行各業(yè)的快速發(fā)展，激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)將成為各國學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

截至目前，激光電弧復(fù)合焊接主要通過獨(dú)立的焊接激光頭和焊炬按一定角度通過機(jī)械方式集成在一起，激光在前匙孔，電弧在后填充蓋面，雖可較好實(shí)現(xiàn)金屬連接但占用空間較大。此外，在焊接過程中且工件上方產(chǎn)生的高溫等離子體會(huì)對激光產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，導(dǎo)致小孔不能持續(xù)穩(wěn)定存在，導(dǎo)致液態(tài)金屬發(fā)生坍塌和凝固，造成焊接接頭出現(xiàn)氣孔、飛濺等缺陷，無法保證焊接質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種磁場輔助下多極氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置，包括激光發(fā)生器、激光焊接頭、激光光纖、GTAW焊接電源、GTAW焊炬、保護(hù)氣罩、磁控電源和磁控裝置。該裝置將三個(gè)相同的配有獨(dú)立焊接電源的GTAW焊炬以120度夾角均勻分布在激光焊接頭周圍，實(shí)現(xiàn)中心共熔池耦合焊接。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置，包括激光發(fā)生器、激光焊接頭、激光光纖、GTAW焊接電源、GTAW焊炬、保護(hù)氣罩；所述激光焊接頭通過激光光纖連接激光發(fā)生器；所述GTAW焊炬設(shè)有三個(gè)圍繞于激光焊接頭外側(cè)、且三個(gè)所述GTAW焊炬以激光焊接頭為中心點(diǎn)均布設(shè)置，三個(gè)所述GTAW焊炬通過線纜分別連接GTAW焊接電源；所述激光焊接頭與三個(gè)GTAW焊炬安裝于保護(hù)氣罩上；所述保護(hù)氣罩上中心處設(shè)有供激光焊接頭穿過的激光束貫穿孔，所述保護(hù)氣罩上以激光束貫穿孔為中心周圍均布設(shè)有三個(gè)供GTAW焊炬穿過的GTAW貫穿孔。

上述的磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置，所述GTAW焊炬外側(cè)設(shè)有四個(gè)磁控裝置，所述磁控裝置通過螺栓固定于絕緣套上，所述絕緣套套設(shè)于GTAW焊炬上，所述磁控裝置上纏有1-1000匝線圈，四個(gè)所述磁控裝置至少有兩個(gè)磁控裝置連接磁控電源。

上述的磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置，所述GTAW焊炬軸線與激光焊接頭軸線夾角范圍為10-80°。

上述的磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置，所述激光發(fā)生器為光纖激光器，功率為800-6000W。

上述的磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置，所述GTAW焊接電源可為直流或者交流，GTAW焊接電源的電流設(shè)定范圍為1-400A。

上述的磁場輔助多級氬弧與激光中心耦合共熔池焊接裝置，所述保護(hù)氣罩內(nèi)輸送有保護(hù)氣對整個(gè)焊接過程進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)氣可為氬氣或者氦氣，流量為12-20L/min。