[發(fā)明專利]一種抑制氣孔缺陷的超聲輔助激光-雙電弧復(fù)合焊接設(shè)備與方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110821907.4
• 申請(qǐng)日: 2021-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN113560734A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 占小紅;李悅;王磊磊;陳丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/348
• 分類號(hào): B23K26/348;B23K26/60;B23K26/70;B23K103/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種抑制氣孔缺陷的超聲輔助激光-雙電弧復(fù)合焊接設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)、非熔化極氣體保護(hù)焊接(TIG焊接)系統(tǒng)、熔化極氣體保護(hù)焊接(MIG焊接)系統(tǒng)、激光焊接系統(tǒng)、超聲振動(dòng)焊接系統(tǒng)、保護(hù)氣以及焊接工作臺(tái)(5)等；

所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接TIG焊接系統(tǒng)、MIG焊接系統(tǒng)、激光焊接系統(tǒng)以及超聲振動(dòng)焊接系統(tǒng)；

TIG焊接系統(tǒng)包括TIG焊槍(16)、機(jī)械臂(4)、送絲機(jī)構(gòu)(15)、TIG電源(2)，所述TIG焊槍(16)安裝在機(jī)械臂上，實(shí)現(xiàn)TIG焊槍位置的可調(diào)性；所述送絲機(jī)構(gòu)(15)固定在機(jī)械臂(4)上，通過(guò)TIG控制系統(tǒng)綜合控制TIG焊接的參數(shù)與送絲機(jī)構(gòu)的送絲速度。所述TIG焊接系統(tǒng)連接保護(hù)氣裝置；

MIG焊接系統(tǒng)包括MIG焊槍(10)、機(jī)械臂(11)、MIG電源(13)，所述MIG焊槍安裝在機(jī)械臂(11)上，用于對(duì)工件(22)的MIG焊接；所述MIG焊接系統(tǒng)連接保護(hù)氣裝置，達(dá)到對(duì)焊接過(guò)程的對(duì)空氣隔絕的目的；

激光焊接系統(tǒng)包括激光器(14)、激光頭(17)、機(jī)械臂(18)；所述激光器安裝在機(jī)械臂上，用于對(duì)工件(22)的激光焊接，通過(guò)激光器(14)控制激光焊接的相關(guān)參數(shù)；

超聲振動(dòng)焊接系統(tǒng)包括超聲振頭(9)、超聲發(fā)生器(8)、行走機(jī)構(gòu)(7)以及焊接電源(6)，此焊接系統(tǒng)用于對(duì)工件(22)進(jìn)行超聲振動(dòng)；將超聲振頭(9)與超聲發(fā)生器(8)放置在行走機(jī)構(gòu)(7)，通過(guò)焊接電源控制超聲發(fā)生時(shí)間、振動(dòng)頻率、輸出功率、波形、對(duì)工件施加壓力大小參數(shù)；通過(guò)控制系統(tǒng)控制行走機(jī)構(gòu)的行走速度，與焊接速度相匹配，達(dá)到超聲振頭隨焊移動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TIG焊接系統(tǒng)中焊機(jī)外殼接地，電纜直徑大于14mm，并在機(jī)器臂(4)上放置環(huán)氧樹脂板隔絕電線與機(jī)械臂(4)的接觸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各焊接系統(tǒng)相互獨(dú)立，可單獨(dú)使用，也可組合使用，根據(jù)所焊工件材料及形狀選取合適的復(fù)合焊接方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接工件的的高效連接，減少焊接缺陷，甚至抑制焊接缺陷的產(chǎn)生，特別涉及氣孔缺陷；通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集中調(diào)控各焊接系統(tǒng)，依據(jù)計(jì)算機(jī)控制中心的命令，各焊接系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)試并開啟。

4.一種抑制氣孔缺陷的超聲輔助激光-雙電弧復(fù)合焊接方法，該方法主要是指利用激光-雙電弧復(fù)合焊接設(shè)備對(duì)焊件進(jìn)行焊接，通過(guò)選取合適的焊接手段，并控制焊接方法和焊接參數(shù)，使得熔池凝固速度變慢，氣孔缺陷減少；主要包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)待焊母材的材料及形狀選取合理的焊接方法對(duì)母材的表面進(jìn)行打磨并將其用夾具固定在工作臺(tái)上；

步驟二：通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)綜合調(diào)控各個(gè)焊接系統(tǒng)，并打開所需焊接系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備；

步驟三：調(diào)整所需焊接系統(tǒng)的位置及其角度，利用控制系統(tǒng)控制機(jī)械臂移動(dòng)TIG焊槍、MIG焊槍或者激光器，利用控制系統(tǒng)控制行走機(jī)構(gòu)來(lái)控制超聲裝置移動(dòng)到起始位置；

步驟四：開啟保護(hù)氣，設(shè)置所需焊接系統(tǒng)相關(guān)焊接參數(shù)并開始焊接；

步驟五：焊接結(jié)束后，首先關(guān)閉焊接系統(tǒng)的電源，再關(guān)閉保護(hù)氣電源，焊件隨溫冷卻。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多種焊接方法耦合的焊接系統(tǒng)的開啟順序?yàn)椤氨Ｗo(hù)氣-TIG焊槍、MIG焊槍及激光器-超聲焊接設(shè)備”，焊接系統(tǒng)的關(guān)閉順序與開啟順序相反；焊接設(shè)備的相對(duì)位置為，TIG、MIG焊槍與激光器在工件上方，超聲波探頭放置在所焊材料的下方；根據(jù)所焊合金接頭的形狀，將MIG焊槍、TIG焊槍、激光器以一定角度和一定距離復(fù)合在一起，并確定TIG-激光-MIG之間的距離、TIG及MIG焊槍的傾角等。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊接方法，依據(jù)待焊材料的特性，選擇合理的焊接參數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)焊接電弧的焊接電流、焊槍與激光器之間的相對(duì)距離，來(lái)調(diào)整各個(gè)熱源之間的耦合效應(yīng)。