[發明專利]一種抑制氣孔缺陷的超聲輔助激光-雙電弧復合焊接設備與方法

在審

• 申請號: 202110821907.4
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113560734A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 占小紅;李悅;王磊磊;陳丹
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/60;B23K26/70;B23K103/10
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本發明公開了一種抑制氣孔缺陷的超聲輔助激光?雙電弧復合焊接設備與方法。該設備包括計算機控制系統、非熔化極氣體保護焊接(TIG焊接)系統、熔化極氣體保護焊接(MIG焊接)系統、激光焊接系統、超聲振動焊接系統、保護氣以及焊接工作臺。各焊接系統相互獨立，可單獨使用，也可組合使用，根據所焊工件材料及形狀選取合適的復合焊接方法，通過計算機系統集中調控各焊接系統，依據計算機控制中心的命令，各焊接系統開啟并自動調試，從而實現對焊接工件的的高效連接，減少焊接缺陷，甚至抑制氣孔缺陷的產生。

技術領域

本發明屬于材料焊接技術領域，特別涉及一種抑制氣孔缺陷的超聲輔助激光-雙電弧復合焊接設備與方法。

背景技術

隨著材料和現代化工業的快速發展，材料的應用逐步增強，且各領域對材料性能的要求也越來越高。材料不僅需要強度高、低損耗，還需壽命長。所以材料的可靠連接已成為工業發展的關鍵。而焊接是材料連接的一種首選方法。氣孔是焊接過程中最常見的缺陷之一，它會破壞焊縫金屬的有效承載面積，極大地降低焊縫的力學性能和腐蝕性能，是焊接產品必須嚴格控制的缺陷。

傳統的電弧焊接具有操作簡單、投資成本低、熔池金屬搭橋能力強等優點，但缺點也比較明顯，如焊接速度慢、焊接熱輸入大、焊接效率低等；激光焊接由于焊接速度快、焊后變形及殘余應力小、加工過程易實現自動化等優點，在電子、機械、汽車等領域得到了廣泛的應用。但激光焊接具有一定的局限性，由于激光束的直徑很小，對工件的裝配要求較高，對于高反射率、高導熱系數材料的焊接較難，易產生裂紋、氣孔等缺陷。

激光-電弧復合焊接技術由Steen在20世紀70年代最先提出并逐漸發展起來的一種優質、高效的新型焊接方法，激光-電弧復合焊接既能保持激光焊焊接速度高、接頭變形小等優勢，又可有效增強材料對激光的吸收率，易于實現單面焊雙面成形，在航空航天、汽車、船舶、裝備制造等現代工業中應用越來越廣泛。其中，激光-雙電弧復合焊接的熔池凝固速度變慢，有利于氣孔缺陷的減少，但仍存在一定數量的氣孔。而且激光-雙弧復合焊接的兩個電弧之間有復雜的交互作用，耦合機理復雜。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種抑制氣孔缺陷的超聲輔助激光-雙電弧復合焊接設備，基于激光焊接系統、非熔化極氣體保護焊接(TIG焊接)系統、熔化極氣體保護焊槍接(MIG焊接)系統及超聲振動焊接系統，實現被焊材料高效高速焊接的同時保證焊接接頭的焊縫質量。

為達此目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種抑制氣孔缺陷的超聲輔助激光-雙電弧復合焊接設備，包括計算機控制系統(1)、非熔化極氣體保護焊接(TIG焊接)系統、熔化極氣體保護焊接(MIG焊接)系統、激光焊接系統、超聲振動焊接系統、保護氣以及焊接工作臺(5)等；

所述計算機控制系統連接TIG焊接系統、MIG焊接系統、激光焊接系統以及超聲振動焊接系統；

TIG焊接系統包括TIG焊槍(16)、機械臂(4)、送絲機構(15)、TIG電源(2)，所述TIG焊槍(16)安裝在機械臂上，實現TIG焊槍位置的可調性；所述送絲機構(15)固定在機械臂(4)上，通過TIG控制系統綜合控制TIG焊接的參數與送絲機構的送絲速度。所述TIG焊接系統連接保護氣裝置。

MIG焊接系統包括MIG焊槍(10)、機械臂(11)、MIG電源(13)，所述MIG焊槍安裝在機械臂(11)上，用于對工件(22)的MIG焊接。所述MIG焊接系統連接保護氣裝置，達到對焊接過程的對空氣隔絕的目的。

激光焊接系統包括激光器(14)、激光頭(17)、機械臂(18)。所述激光器安裝在機械臂上，用于對工件(22)的激光焊接，通過激光器(14)控制激光焊接的相關參數。