[發明專利]一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統

在審

• 申請號: 202111662244.2
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114260576A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 謝偉峰;年科宇;周禹陽;李雨;黃特
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/70
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

1.一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，包多組超聲發生裝置、GTA焊接裝置和激光焊接裝置，其特征在于：所述的GTA焊接裝置的焊槍及其夾持的鎢極開有軸向同心的通孔，所述的激光焊接裝置發出的激光經聚焦后穿過所述的通孔，在待焊工件上方形成GTA電弧與激光的同軸復合，多組超聲發生裝置的超聲發射端以GTA焊接裝置的焊槍槍頭為圓心環繞其周圍，同時在所述的超聲發射端與工件之間形成可聚焦的超聲場，且利用超聲壓縮電弧，使得電弧弧柱橫截面的直徑收縮至空心鎢極內孔直徑。

2.根據權利要求1所述的一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，其特征在于：每組所述的超聲發生裝置的超聲發射端可拆卸連接有聚能罩，多組所述的聚能罩間隙配合形成底部敞口的凹球面形聚能罩組，在所述的凹球面形聚能罩組的頂部中心位置開有中心孔，鎢極穿過所述的中心孔位于所述的凹球面形聚能罩組內。

3.根據權利要求2所述的一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，其特征在于：所述的超聲發生裝置為三組，每組所述的超聲發生裝置包括超聲換能器和變幅桿，超聲換能器與變幅桿連接，變幅桿的超聲發射端可拆卸連接有聚能罩，三組所述的聚能罩間隙配合形成底部敞口的凹球面形聚能罩組，并且三組變幅桿的超聲發射端以凹球面形聚能罩組的中心孔為圓心、同一圓周、120°間隔排列，變幅桿內設置有水冷管道，側壁開有水冷通孔，水冷裝置通過管道與變幅桿上的水冷通孔連接，三組超聲換能器以串聯形式由同一超聲電源控制，三組變幅桿的超聲發射端與待焊工件之間形成可聚焦超聲場，每組換能器通過固定裝置與焊槍固定連接。

4.根據權利要求1-3任一項所述的一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，其特征在于：所述的GTA焊接裝置產生的脈沖電弧峰值電流對應超聲發生裝置產生的超聲脈沖激勵段，進而獲得一種超聲波疊加的焊接脈沖電弧，并且所述的超聲波疊加的焊接脈沖電弧的無脈沖段對應激光焊接裝置產生的激光脈沖段，從而實現超聲能量與焊接脈沖電弧同相波形加載，與脈沖激光異相波形加載。

5.根據權利要求4所述的一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，其特征在于：激光脈沖占空比10-90％，對應超聲波疊加焊接脈沖電弧的占空比90-10％。

6.根據權利要求4所述的一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，其特征在于：所述的激光焊接裝置產生的激光波長10.6μm，最大輸出功率2000W，脈沖頻率0-1000Hz，脈沖占空比0-100％。

7.根據權利要求6所述的一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，其特征在于：所述的激光焊接裝置采用CO2激光束、YAG固體激光束、半導體激光束或光纖激光束。

8.根據權利要求4所述的一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，其特征在于：所述的GTA焊接裝置產生脈沖電流的脈沖頻率0.5-450Hz，脈沖占空比10-90％。

9.根據權利要求4所述的一種超聲輔助空心鎢極GTA-激光同軸復合焊接系統，其特征在于：所述的超聲發生裝置最大輸入功率5000W，超聲的激勵頻率10-40kHz，脈沖頻率1Hz-10 MHz，振幅20-250μm。