一种同轴吹气装置、激光振镜扫描焊接装置及使用方法与流程

本发明涉及激光焊接领域，尤其涉及一种同轴吹气装置、激光振镜扫描焊接装置及使用方法。

背景技术：

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

中国的激光焊接处于世界先进水平，具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。2013年10月，中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖，中国激光焊接水平得到了世界的肯定。

在激光焊接中，为了获得更好的焊接效果、质量和速度，需要在焊接的过程中吹保护气体，且需要气流方向与激光聚焦出射由同轴同心为最佳；振镜扫描焊接有焊接速度快，焊接图形可编辑非常强，激光聚焦场镜范围都可以是焊机加工范围，可吹气的问题一直未得到好的解决方法，特别是在焊接区域大、工位多、工件多、各种图形组合焊接时，就更难保证。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种同轴吹气装置、激光振镜扫描焊接装置及使用方法。

本发明采用的技术方案是，设计一种激光振镜扫描焊接的同轴吹气装置，其特征在于，所述同轴吹气装置包括：

透明介质板；

设置在所述透明介质板上的风道板；

所述风道板上设有若干上下贯穿的通孔；以及

与所述每个通孔相连接的至少一条进气管道。

优选为，所述进气管道上设有用于进气管道打开或者闭合的电磁阀。

优选为，所述通孔内径上大下小。

优选为，所述透明介质板和风道板之间密封连接。

优选为，所述同轴吹气装置还包括：

与所述风道板和/或透明介质板相连接的安装支架；以及

与所述安装支架相连接，用于控制所述安装支架移动的多轴移动平台。

本发明还提出了一种激光振镜扫描焊接装置，所述激光振镜扫描焊接装置包括：

与激光源相对设置的振镜扫描头；

与所述振镜扫描头相连接的聚焦场镜；

设置在所述聚焦场镜下方的同轴吹气装置；以及

用于固定所述同轴吹气装置的吹气装置支架。

本发明还提出了一种激光振镜扫描焊接装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：

a、将激光源对准振镜扫描头和聚焦场镜；

b、将穿过振镜扫描头和聚焦场镜的激光源通过同轴吹气装置上的通孔，对焊缝进行焊接；

c、往进气管道内通入保护气体，通过通孔与激光源同轴射出，吹散焊缝处由于焊接产生的烟尘和等离子体。

优选为，所述保护气体为惰性气体。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明包括：透明介质板；设置在所述透明介质板上的风道板；所述风道板上设有若干上下贯穿的通孔；以及与所述每个通孔相连接的至少一条进气管道。采用以上设计，使得气流方向与激光聚焦出射由同轴同心射出，吹散了激光聚焦方向的大量烟尘和等离子体，从而提高工件的焊接质量、焊接效率。

附图说明

图1为本发明较佳实施例一种激光振镜扫描焊接装置的结构示意图。

图2为本发明另一较佳实施例一种激光振镜扫描焊接装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示，本发明提供了一种激光振镜扫描焊接的同轴吹气装置，其特征在于，所述同轴吹气装置包括：

透明介质板100；

设置在所述透明介质板100上的风道板200；

所述风道板200上设有若干上下贯穿的通孔300；以及

与所述每个通孔300相连接的至少一条进气管道400。

优选为，所述进气管道400上设有用于进气管道400打开或者闭合的电磁阀(图中未标出)。

优选为，所述通孔300内径上大下小。

优选为，所述透明介质板100和风道板200之间密封连接。

具体的，透明介质板100与风道板200之间可以通过胶或者其他介质进行密封固定，当激光源射到透明介质板100上时，穿过透明介质板100，同时，穿过风道板200上的通孔300射到焊缝上进行焊接。

同时往进气管道400内通入保护气体，保护气体从通孔300侧壁上进入通孔300内，由于通孔300上端与透明介质板100密封固定，保护气体只能从通孔300下端面射出，此时，激光源也从通孔300下端面射出，实现了激光源与保护气体同轴同心射出，吹散了激光聚焦方向的大量烟尘和等离子体，从而提高工件的焊接质量、焊接效率。

这里需要说明的是，保护气体可以分为两类：惰性气体和活性气体。惰性气体指的是氦气和氩气，根本不会与熔融焊缝发生反应，用于mig焊接(金属-惰性气体电弧焊)。活性气体，一般包括二氧化碳，氧气，氮气和氢气。这些气体通过稳定电弧和确保材料平稳地传送到焊缝来参与焊接过程，当占大部分时，会破坏焊缝，但是少量的话反而能提高焊接特点，用于mag焊接(金属-活性气体电弧焊)。

在设计时，一个通孔300侧壁上可以设计多条进气管道400，每条进气管道400连接一种保护气体源，通过相应的通道对通孔300实现吹气。

例如，风道板200上设有第一通孔300、第二通孔300和第三通孔300，每个通孔300侧壁上设计三条进气管道400，每条进气管道400上设有电磁阀(图中未标出)，通过控制器控制，当第一通孔300内需要通过氦气进行吹气时，此时，第二通孔300和第三通孔300侧壁上的进气管道400通过电磁阀(图中未标出)关闭，第一通孔300侧壁上的三条进气管道400通过电磁阀(图中未标出)只打开一条进氦气的进气管道400，对第一通孔300进行吹气。当需要其他保护气体时，打开另外的电磁阀(图中未标出)，当需要混合保护气体时，还可以根据需要打开多个电磁阀(图中未标出)进行混合。

优选为，所述同轴吹气装置还包括：

与所述风道板200和/或透明介质板100相连接的安装支架500；以及

与所述安装支架500相连接，用于控制所述安装支架500移动的多轴移动平台600。

具体的，因为根据焊缝位置的不同，如果在每次焊接时，都需要将吹气装置重新固定安装，相当麻烦，为了解决这个问题，在吹气装置上设计一个多轴移动平台600，通过多轴移动平台600，实现xyz轴的位置移动，便于吹气装置的移动。

本发明还提出了一种激光振镜扫描焊接装置，所述激光振镜扫描焊接装置包括：

与激光源相对设置的振镜扫描头700；

与所述振镜扫描头700相连接的聚焦场镜800；

设置在所述聚焦场镜800下方的同轴吹气装置；以及

用于固定所述同轴吹气装置的吹气装置支架900。

本发明还提出了一种激光振镜扫描焊接装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：

a、将激光源对准振镜扫描头和聚焦场镜；

b、将穿过振镜扫描头和聚焦场镜的激光源通过同轴吹气装置上的通孔，对焊缝进行焊接；

c、往进气管道内通入保护气体，通过通孔与激光源同轴射出，吹散焊缝处由于焊接产生的烟尘和等离子体。

优选为，所述保护气体为惰性气体。

综上所述，本发明包括透明介质板；设置在所述透明介质板上的风道板；所述风道板上设有若干上下贯穿的通孔；以及与所述每个通孔相连接的至少一条进气管道。采用以上设计，使得气流方向与激光聚焦出射由同轴同心射出，吹散了激光聚焦方向的大量烟尘和等离子体，从而提高工件的焊接质量、焊接效率。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。