專利名稱：一種用于激光焊接的保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護(hù)裝置，具體涉及一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，屬于焊接領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
激光焊接與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比，具有焊接速度快，焊縫深寬比大，焊接熱變形小以 及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、航空航天、能源、電子等工業(yè)領(lǐng)域得到快速發(fā)展和廣泛 應(yīng)用。在激光焊接過程中，工件上方的高溫等離子體通過吸收、散射和折射作用對(duì)激光產(chǎn)生 屏蔽效應(yīng)，不僅會(huì)降低激光的利用率，而且還會(huì)影響焊縫成形，嚴(yán)重時(shí)，等離子體的屏蔽會(huì) 使焊接過程無法進(jìn)行，因此對(duì)激光焊接過程中等離子體的抑制十分必要和關(guān)鍵。通常采用 側(cè)吹輔助氣體抑制激光焊接等離子體，但其對(duì)于側(cè)吹噴嘴的定位精度和氣流量控制要求比 較嚴(yán)格。而且側(cè)吹輔助氣體適于焊接一維直線焊縫，對(duì)于方形、圓形或不規(guī)則二維曲線或空 間路徑焊縫的焊接需要調(diào)整保護(hù)裝置，具有很大的局限性。激光焊接化學(xué)活性較強(qiáng)的金屬材料，如鈦、鋁、鈹、鋯或高溫合金等材料時(shí)，焊接熔 池區(qū)和焊縫高溫區(qū)的保護(hù)非常重要。如果保護(hù)不好，極易引起氧化，使焊縫表面質(zhì)量變差， 在焊縫內(nèi)部產(chǎn)生氣孔。例如鈦合金材料在高溫條件下，氮、氫和氧等氣體在鈦合金中的溶解 度明顯上升，比如鈦合金從250°C開始吸氫，400°C開始吸氧，600°C開始吸氮，當(dāng)鈦合金焊接 時(shí)，空氣中的氮、氫和氧會(huì)侵入焊接區(qū)，造成焊縫中產(chǎn)生氣孔，并使焊接接頭的韌性和塑性 大幅降低，因此鈦合金等化學(xué)活性較強(qiáng)的金屬材料激光焊接過程中，需要對(duì)焊接熔池區(qū)和 焊縫高溫區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)。上述的側(cè)吹氣體保護(hù)范圍有限，而且側(cè)吹噴嘴輸送到被保護(hù)區(qū) 的保護(hù)氣不均勻；通常采用的后拖罩保護(hù)裝置存在保護(hù)效果差，極易引起氧化，焊縫表面質(zhì) 量差，以及焊縫內(nèi)部產(chǎn)生氣孔的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的后拖罩保護(hù)裝置存在保護(hù)效果差，極易引起氧 化，焊縫表面質(zhì)量差，以及焊縫內(nèi)部產(chǎn)生氣孔的問題，進(jìn)而提供一種用于激光焊接的保護(hù)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于激光焊接的保護(hù)裝置包括噴嘴外殼、噴嘴內(nèi)殼、圓 罩和密封墊片，噴嘴外殼包括帶有外螺紋的管狀噴嘴、倒錐狀外殼體和帶有內(nèi)螺紋的管狀 噴嘴，所述外螺紋的管狀噴嘴、倒錐狀外殼體和帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴由下至上依次連接， 且噴嘴外殼的中心形成第一倒錐形通孔，帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴與倒錐狀外殼體的交匯處 開設(shè)至少一個(gè)第一進(jìn)氣孔，噴嘴內(nèi)殼包括倒錐狀內(nèi)殼、帶有外螺紋的柱狀內(nèi)殼、墊圈和內(nèi)殼 上板，所述倒錐狀內(nèi)殼、帶有外螺紋的柱狀內(nèi)殼和內(nèi)殼上板由下至上依次連接，且噴嘴內(nèi)殼 的中心形成第二倒錐形通孔，噴嘴內(nèi)殼套裝在噴嘴外殼上，并通過螺紋連接，墊圈設(shè)置在帶 有外螺紋的柱狀內(nèi)殼上，且墊圈與帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴之間通過密封墊片密封，噴嘴外 殼的內(nèi)表面與噴嘴內(nèi)殼的外表面之間形成充氣腔，且充氣腔與至少一個(gè)保護(hù)氣進(jìn)氣口相連通，圓罩包括帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體和排氣底板，排氣底板設(shè)置在帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體 的下端，帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體的側(cè)壁上開設(shè)至少一個(gè)第二進(jìn)氣孔，排氣底板上均勻開設(shè) 多個(gè)排氣孔，圓罩旋擰在噴嘴外殼的帶有外螺紋的管狀噴嘴上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果1.本發(fā)明集合了抑制激光焊接等離子體 與焊接熔池區(qū)和焊縫高溫區(qū)的保護(hù)功能于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，簡單實(shí)用。2.本發(fā)明 采用與激光焊接機(jī)同軸的噴嘴，不但適用于簡單的一維直線焊縫激光焊接，而且適用于焊 接圓形，方形和二維不規(guī)則曲線或空間路徑焊縫的焊接，避免了焊接過程中再調(diào)整噴嘴的 角度，保證了焊接過程的穩(wěn)定性和一致性，提高了工作效率，同時(shí)，不但避免了氧化，焊縫表 面質(zhì)量好，還避免了焊縫內(nèi)部的氣孔的產(chǎn)生。3.本發(fā)明在不影響激光焊接過程中激光傳 輸?shù)幕A(chǔ)上，其同軸主保護(hù)氣流和圓罩都有效的防止了焊接過程中所產(chǎn)生的飛濺造成的污 染。4.本發(fā)明適合于激光焊接鈦合金，其它化學(xué)活性較強(qiáng)的金屬材料，如鋁、鈹、鋯或高溫合 金等材料的激光焊接同樣適用。5.本發(fā)明不但適用于同種材料的連接，還適用于異種材料 連接。6.本發(fā)明的保護(hù)裝置適用于激光焊接，激光熱處理，激光熔覆等激光材料加工領(lǐng)域。 7.本發(fā)明有效的避免了對(duì)于二維路徑焊縫焊接側(cè)吹噴嘴在焊接過程中的方向性較強(qiáng)，出現(xiàn) 保護(hù)效果分段現(xiàn)象，同時(shí)，本發(fā)明的保護(hù)裝置在焊接過程中具有各向同性，因此焊縫表面保 護(hù)效果好。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是噴嘴外殼1的結(jié)構(gòu)示意圖3是噴嘴外殼1的俯視圖(第一進(jìn)氣孔1-3-1的數(shù)量為4個(gè))； 圖4是噴嘴內(nèi)殼2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圓罩3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1-圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種用于激光焊 接的保護(hù)裝置包括噴嘴外殼1、噴嘴內(nèi)殼2、圓罩3和密封墊片4，噴嘴外殼1包括帶有外螺 紋的管狀噴嘴1-1、倒錐狀外殼體1-2和帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴1-3，所述外螺紋的管狀噴 嘴1-1、倒錐狀外殼體1-2和帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴1-3由下至上依次連接，且噴嘴外殼1 的中心形成第一倒錐形通孔1-4，帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴1-3與倒錐狀外殼體1-2的交匯 處開設(shè)至少一個(gè)第一進(jìn)氣孔1-3-1，噴嘴內(nèi)殼2包括倒錐狀內(nèi)殼2-1、帶有外螺紋的柱狀內(nèi) 殼2-2、墊圈2-3和內(nèi)殼上板2-4，所述倒錐狀內(nèi)殼2-1、帶有外螺紋的柱狀內(nèi)殼2_2和內(nèi)殼 上板2-4由下至上依次連接，且噴嘴內(nèi)殼2的中心形成第二倒錐形通孔2-5，噴嘴內(nèi)殼2套 裝在噴嘴外殼1上，并通過螺紋連接，墊圈2-3設(shè)置在帶有外螺紋的柱狀內(nèi)殼2-2上，且墊 圈2-3與帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴1-3之間通過密封墊片4密封，噴嘴外殼1的內(nèi)表面與噴 嘴內(nèi)殼2的外表面之間形成充氣腔，且充氣腔與至少一個(gè)保護(hù)氣進(jìn)氣口 1-3-1相連通，圓罩 3包括帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體3-1和排氣底板3-2，排氣底板3-2設(shè)置在帶有內(nèi)螺紋的圓罩 腔體3-1的下端，帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體3-1的側(cè)壁上開設(shè)至少一個(gè)第二進(jìn)氣孔3-1-1，排 氣底板3-2上均勻開設(shè)多個(gè)排氣孔3-2-1，圓罩3旋擰在噴嘴外殼1的帶有外螺紋的管狀噴 嘴1-1上。
本實(shí)施方式的第二倒錐形通孔2-5，用于激光束的通過。在焊接過程中，惰性保護(hù) 氣體經(jīng)第一進(jìn)氣孔1-3-1進(jìn)入充氣腔，然后通過帶有外螺紋的管狀噴嘴1-1噴出，可以將保 護(hù)氣準(zhǔn)確地輸送到激光與工件的作用處，有效的避免了采用旁軸保護(hù)噴嘴時(shí)將空氣帶入到 激光與工件作用處，有效的抑制了焊接工件上方的激光焊接等離子體，降低了等離子體對(duì) 激光的屏蔽效應(yīng)，提高了激光的吸收率。同時(shí)可以排開焊接熔池附近的空氣，對(duì)焊接熔池區(qū) 進(jìn)行保護(hù)。本實(shí)施方式在焊接時(shí)，圓罩3通過第二進(jìn)氣孔3-1-1將保護(hù)氣通入圓罩3內(nèi)，然后 通過排氣底板3-2上的排氣孔3-2-1噴出，采用圓罩3不但增加了要保護(hù)的激光焊接面積， 而且氣體的噴出比較均勻，增加焊接過程中的穩(wěn)定性。本實(shí)施方式提供一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，采用同軸惰性氣體抑制激光焊接 等離子體，同時(shí)采用圓罩3通入均勻的保護(hù)氣體對(duì)焊接熔池區(qū)和焊縫高溫區(qū)進(jìn)行保護(hù)。集 合在一起的兩個(gè)保護(hù)氣路的保護(hù)氣流量可以根據(jù)需要單獨(dú)調(diào)節(jié)，同軸噴嘴外殼1的下端面 及圓罩3的下端面與工件6上表面的距離可以根據(jù)需要進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。本實(shí)施方式的激光的類型為(X)2氣體激光、YAG固體激光或半導(dǎo)體激光。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1-圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第一進(jìn)氣孔 1-3-1的數(shù)量為2個(gè)、4個(gè)或8個(gè)，第一進(jìn)氣孔1-3-1對(duì)稱開設(shè)在帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴1_3 與倒錐狀外殼體1-2的交匯處。如此設(shè)置，可以根據(jù)激光焊接的需要選擇不同數(shù)量的第一 進(jìn)氣孔1-3-1，第一進(jìn)氣孔1-3-1對(duì)稱開設(shè)，氣體可以均勻的進(jìn)入充氣腔，使得保護(hù)效果好， 不但避免了氧化，焊縫表面質(zhì)量好，還避免了焊縫內(nèi)部的氣孔的產(chǎn)生。其它組成和連接關(guān)系 與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第二進(jìn)氣孔 3-1-1的數(shù)量為2個(gè)、4個(gè)或8個(gè)，第二進(jìn)氣孔3-1-1對(duì)稱開設(shè)在帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體3_1 的側(cè)壁上。如此設(shè)置，可以根據(jù)激光焊接的需要選擇不同數(shù)量的第二進(jìn)氣孔3-1-1，第二進(jìn) 氣孔3-1-1對(duì)稱開設(shè)，氣體均勻的進(jìn)入圓罩3內(nèi)，便于兩個(gè)保護(hù)氣的集合，同時(shí)使得保護(hù)效 果更好，不但避免了氧化，焊縫表面質(zhì)量好，還避免了焊縫內(nèi)部的氣孔的產(chǎn)生。其它組成和 連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的排氣底板3-2的 開孔率為85%-95%。如此設(shè)置，便于氣體的噴出。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的排氣孔3-2-1的 直徑為lmm-2mm。如此設(shè)置，使得氣體的噴出更加均勻。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方 式一、二、三或四相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的所述外螺紋的管狀噴 嘴1-1、倒錐狀外殼體1-2和帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴1-3制成一體，所述倒錐狀內(nèi)殼2-1、帶 有外螺紋的柱狀內(nèi)殼2-2和內(nèi)殼上板2-4制成一體。如此設(shè)置，使得噴嘴的結(jié)構(gòu)更加牢固， 增強(qiáng)了噴嘴的使用壽命。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的帶有內(nèi)螺紋的管 狀噴嘴1-3的下端設(shè)有凹槽1-3-2，且凹槽1-3-2與第一進(jìn)氣孔1-3-1連通。如此設(shè)置，有 效的增加了充氣腔的體積，還便于保護(hù)氣體的進(jìn)入。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、三、四或六相同。 本發(fā)明的工作過程是首先將氣泵的兩個(gè)進(jìn)氣管分別插裝在第一進(jìn)氣孔1-3-1和 第二進(jìn)氣孔3-1-1上，開啟激光焊接機(jī)，光束通過第二倒錐形通孔2-5投射在工件6上，然 后調(diào)整保護(hù)裝置與工件之間的距離，打開氣泵，集合在一起的兩個(gè)保護(hù)氣路的保護(hù)氣流量 可根據(jù)需要單獨(dú)調(diào)節(jié)，最后進(jìn)行激光焊接。
權(quán)利要求
1.一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，其特征在于它包括噴嘴外殼(1)、噴嘴內(nèi)殼O)、 圓罩(3)和密封墊片G)，噴嘴外殼(1)包括帶有外螺紋的管狀噴嘴(1-1)、倒錐狀外殼體 (1-2)和帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴(1-3)，所述外螺紋的管狀噴嘴(1-1)、倒錐狀外殼體(1-2) 和帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴(1-3)由下至上依次連接，且噴嘴外殼(1)的中心形成第一倒錐 形通孔(1-4)，帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴(1-3)與倒錐狀外殼體(1-2)的交匯處開設(shè)至少一個(gè) 第一進(jìn)氣孔(1-3-1)，噴嘴內(nèi)殼(2)包括倒錐狀內(nèi)殼0-1)、帶有外螺紋的柱狀內(nèi)殼0-2)、 墊圈(2- 和內(nèi)殼上板0-4)，所述倒錐狀內(nèi)殼0-1)、帶有外螺紋的柱狀內(nèi)殼(2-2)和 內(nèi)殼上板0-4)由下至上依次連接，且噴嘴內(nèi)殼O)的中心形成第二倒錐形通孔0-5)， 噴嘴內(nèi)殼( 套裝在噴嘴外殼(1)上，并通過螺紋連接，墊圈(2- 設(shè)置在帶有外螺紋的 柱狀內(nèi)殼0-2)，且墊圈(2- 與帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴(1- 之間通過密封墊片(4)密 封，噴嘴外殼(1)的內(nèi)表面與噴嘴內(nèi)殼的外表面之間形成充氣腔，且充氣腔與至少一 個(gè)保護(hù)氣進(jìn)氣口(1-3-1)相連通，圓罩(3)包括帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體(3-1)和排氣底板 (3-2)，排氣底板(3-2)設(shè)置在帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體(3-1)的下端，帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔 體(3-1)的側(cè)壁上開設(shè)至少一個(gè)第二進(jìn)氣孔(3-1-1)，排氣底板(3-2)上均勻開設(shè)多個(gè)排氣 孔(3-2-1)，圓罩(3)旋擰在噴嘴外殼(1)的帶有外螺紋的管狀噴嘴(1-1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，其特征在于所述第一進(jìn)氣孔 (1-3-1)的數(shù)量為2個(gè)、4個(gè)或8個(gè)，第一進(jìn)氣孔(1-3-1)對(duì)稱開設(shè)在帶有內(nèi)螺紋的管狀噴 嘴(1-3)與倒錐狀外殼體(1-2)的交匯處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，其特征在于所述第二進(jìn)氣孔 (3-1-1)的數(shù)量為2個(gè)、4個(gè)或8個(gè)，第二進(jìn)氣孔(3-1-1)對(duì)稱開設(shè)在帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔 體(3-1)的側(cè)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，其特征在于排氣孔 (3-2-1)的直徑為 lmm-2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，其特征在于所述外螺紋的管 狀噴嘴(1-1)、倒錐狀外殼體(1-2)和帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴(1-3)制成一體，所述倒錐狀 內(nèi)殼0-1)、帶有外螺紋的柱狀內(nèi)殼(2- 和內(nèi)殼上板(2-4)制成一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，其特征在于帶有內(nèi) 螺紋的管狀噴嘴(1-3)的下端設(shè)有凹槽(1-3-2)，且凹槽(1-3-2)與第一進(jìn)氣孔(1-3-1)連通。
全文摘要
一種用于激光焊接的保護(hù)裝置，它涉及一種保護(hù)裝置。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的后拖罩保護(hù)裝置存在的保護(hù)效果差，極易引起氧化，焊縫表面質(zhì)量差，以及焊縫內(nèi)部產(chǎn)生氣孔的問題。本發(fā)明的外螺紋的管狀噴嘴、倒錐狀外殼體和帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴由下至上依次連接，帶有內(nèi)螺紋的管狀噴嘴與倒錐狀外殼體的交匯處開設(shè)至少一個(gè)第一進(jìn)氣孔，倒錐狀內(nèi)殼、帶有外螺紋的柱狀內(nèi)殼和內(nèi)殼上板由下至上依次連接，噴嘴內(nèi)殼套裝在噴嘴外殼上，帶有內(nèi)螺紋的圓罩腔體的側(cè)壁上開設(shè)至少一個(gè)第二進(jìn)氣孔，排氣底板上均勻開設(shè)多個(gè)排氣孔，圓罩旋擰在噴嘴外殼的帶有外螺紋的管狀噴嘴上。本發(fā)明適用于激光焊接，激光熱處理，激光熔覆等激光材料加工領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B23K26/42GK102069304SQ201110026498
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者張新戈, 李俐群, 陳彥賓, 陶汪 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)