一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置的制作方法

本发明属于激光焊接技术领域，更加具体地说，涉及一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置。

背景技术：

随着人类对能源的需求越来越迫切，海洋以及内陆水资源的开发成为人类获取能源的最主要途径，相关工程中水下钢结构件的连接和在役钢结构件的修补都离不开水下焊接技术的参与。局部干法水下焊接技术由于设备简单，通用性和环境适应性较好，已经成为水下焊接技术的研究热点之一，但是局部干法水下焊接极易发生电弧燃烧不稳定和断弧等现象、焊缝成形效果不理想等问题。激光焊接作为一种先进的焊接技术，不需使用电极，没有电极污染或受损，焊接过程稳定，热量集中，目前广泛应用在工业中，随着激光焊接技术的快速发展，激光水下局部干法焊接技术逐渐发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置。通过气体压力排水，实现激光水下焊接，将该装置与机器人系统，送丝机构和激光系统相连，实现方便快捷、高焊接质量、高效率的激光水下局部干法焊接。

一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，包括排水工作舱和试验水池总成；所述的排水工作舱包括立体中空结构的排水隔离罩和底箱，排水隔离罩设在底箱的上表面并处于中间位置，在排水隔离罩上设有观察窗，送丝口和空心连接盘，观察窗和送丝口位于排水隔离罩的侧面，空心连接盘位于排水隔离罩的正上方；所述的试验水池总成包括水池和样品测试调节台，水池底部的侧面设有进出水口，水池的中心位置设有样品测试调节台，样品测试调节台的底部设有对称的第一l型支架和第二l型支架，两个l型支架的水平面和竖直面中间段设有长条孔，设有可左右移动和上下移动的螺母，两个l型支架竖直面上均设有对称并且相对的托板，通过托板支撑样品台，样品台可通过l型支架水平面和竖直面设有的螺母进行上下左右调动。

在上述技术方案中，排水隔离罩采用不锈钢材质弯板拼焊而成，整体结构为分水形。

在上述技术方案中，排水隔离罩设有正面观察窗和侧面观察窗，观察窗为透明硬质材料。

在上述技术方案中，排水工作舱上表面设置两个对称的第一把手。

在上述技术方案中，排水工作舱的底部设有四个凹口。

在上述技术方案中，水池侧面的外表面设置两个对称的第二把手。

在上述技术方案中，两个l型支架竖直面中间段的长条孔中设有固定螺杆连接。

在上述技术方案中，第一l型支架和第二l型支架的底部设有固定板。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：采用本发明的一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，构成激光局部干法焊接试验平台，成功实现了e36钢的水下焊接，装置密封性好，排水能力好，焊缝成型好；在激光局部干法焊接过程中，可以连接机器人、激光器和送丝机构，形成一个整体，实现智能化试验；装置加工方便，材料损耗少，使用成本低，使用方便，效果优良，适合批量生产，具有极高的经济价值。

附图说明

图1是排水工作舱的立体图；

图2是试验水池总成的立体图；

图3是样品测试调节台的立体图；

图4是局部干部实验舱的立体图；

图中：1是排水工作舱，1-1是底箱，1-2是排水隔离罩，1-3是正面观察窗，1-4是侧面观察窗，1-5是空心连接盘，1-6是送丝口，1-7是第一把手，1-8是舱板，1-9是凹口；2是试验水池总成，2-1是水池，2-2是进出水口，2-3是第二把手；3是样品测试调节台，3-1是样品台，3-2是第一l型支架，3-3是第二l型支架，3-4是上下移动的螺母，3-5是左右移动的螺母，3-6是固定螺杆，3-7是托板，3-8是固定板；4是送丝机构；5是激光器；6是过渡段。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-3所示，一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，包括排水工作舱1和试验水池总成2；排水工作舱1包括排水隔离罩1-2和底箱1-1，底箱是由舱板1-8组成的长方体结构，在舱板的底部四个面分别设有凹口1-9，在舱板1-8上方设有两个对称的第一把手1-7，排水隔离罩1-2是由舱板1-8组成的立体中空的多边形结构，位于底箱1-1之上并处于中间位置，在排水隔离罩1-2上设有正面观察窗1-3、侧面观察窗1-4、送丝口1-6和空心连接盘1-5，正面观察窗1-3、侧面观察窗1-4和送丝口1-6位于排水隔离罩1-2的侧面，空心连接盘1-5位于排水隔离罩1-2的正上方；试验水池总成2包括水池2-1和样品测试调节台3，水池2-1底部的侧面设有进出水口2-2，水池外部的侧面设有两个对称的第二把手2-3，水池2-1的中心位置设有样品测试调节台3，样品测试调节台3底部设有固定板3-8，通过固定板3-8和水池2-1固定，固定板3-8上面对称设有第一l型支架3-2和第二l型支架3-3，两个l型支架的水平面和竖直面中间为长条孔，设有可左右移动的螺母3-5和上下移动的螺母3-4，两个l型支架竖直面上均设有对称并且相对的托板3-7，通过对称的两个托板3-7支撑样品台3-1，样品台3-1可通过l型支架水平面和竖直面设有的螺母进行上下左右调动；两个l型支架的竖直面设有固定螺杆3-6连接固定。

将本发明的局部干法焊接试验的装置应用在激光水下焊接中，如图4所示，首先在激光器5(南京中科煜宸激光技术有限公司，ipg激光器yls-10000-s4-sn-18070250)下面连接过渡段6(与空心连接盘同轴的空心装置)，通过过渡段6和排水隔离罩1-2上的空心连接盘1-5连接，过渡段6用以调节装置的高度；在排水隔离罩1-2的送丝口1-6处连接送丝机构4；将上面完成的结构放入试验水池总成2中，使样品台对准排水隔离罩1-2上空心连接盘1-5中间的通孔位置，以使激光能够作用到样品上。激光器5安装在机器人手臂上(kukarobotergmbh库卡机器人有限公司，kukakr60ha-3c4flrzh02)。

焊接前，首先利用空气或者惰性保护气体(如氮气)对实验舱内进行充气排水，空气自激光器前端排出后进行实验舱内，对水面施加压力，以使舱内水从实验舱四周排出，设计凹口以方便排水。根据两个l型支架上样品的设计高度，调整充气量，需要说明的是激光器自带充气结构(以满足激光处理的气体保护)，利用这一结构向实验舱内进行充气排水，如果开始使用空气的话，待进行激光处理时更换为惰性保护气体。当舱内气压和舱外水面压力形成动态平衡时，样品露出水面并被吹干，启动激光器5和送丝机构1进行配合，同步送进进行焊接，焊接完成后，送丝机构1结束送丝，关闭激光器5。根据需要等待相应时间(以确保焊接质量)，停止送气，舱内气压逐渐下降，直到焊接完成，清理焊道，准备下次焊接。重复上面的步骤，直至工件加工完成；该实验舱可发展成用于深海作业的工作舱。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，其特征在于，包括排水工作舱和试验水池总成；所述的排水工作舱包括立体中空结构的排水隔离罩和底箱，排水隔离罩设在底箱的上表面并处于中间位置，在排水隔离罩上设有观察窗，送丝口和空心连接盘，观察窗和送丝口位于排水隔离罩的侧面，空心连接盘位于排水隔离罩的正上方；所述的试验水池总成包括水池和样品测试调节台，水池底部的侧面设有进出水口，水池的中心位置设有样品测试调节台，样品测试调节台的底部设有对称的第一l型支架和第二l型支架，两个l型支架的水平面和竖直面中间段设有长条孔，设有可左右移动和上下移动的螺母，两个l型支架竖直面上均设有对称并且相对的托板，通过托板支撑样品台，样品台可通过l型支架水平面和竖直面设有的螺母进行上下左右调动。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，其特征在于，排水隔离罩采用不锈钢材质弯板拼焊而成，整体结构为分水形。

3.根据权利要求1所述的一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，其特征在于，排水隔离罩设有正面观察窗和侧面观察窗，观察窗为透明硬质材料。

4.根据权利要求1所述的一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，其特征在于，排水工作舱上表面设置两个对称的第一把手。

5.根据权利要求1所述的一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，其特征在于，排水工作舱的底部设有四个凹口。

6.根据权利要求1所述的一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，其特征在于，水池侧面的外表面设置两个对称的第二把手。

7.根据权利要求1所述的一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，其特征在于，两个l型支架竖直面中间段的长条孔中设有固定螺杆连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，其特征在于，第一l型支架和第二l型支架的底部设有固定板。

技术总结
本发明公开一种用于激光水下局部干法焊接试验的装置，包括排水工作舱和试验水池总成；所述的排水工作舱包括立体中空结构的排水隔离罩和底箱，在排水隔离罩上设有观察窗，送丝口和空心连接盘；所述的试验水池总成包括水池和样品测试调节台，水池底部的侧面设有进出水口，水池的中心位置设有样品测试调节台，样品测试调节台底部设有对称的第一L型支架和第二L型支架，两个L型支架的水平面和竖直面设有可移动的螺母，两个L型支架竖直面上均设有对称并且相对的托板，支撑样品台；通过气体压力排水，实现激光水下焊接，将该装置与机器人系统，激光器和送丝机构相连，实现方便快捷、高质量、高效率的激光水下局部干法焊接。

技术研发人员：徐连勇;庞红宁;韩永典;赵雷;荆洪阳
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2019.09.16
技术公布日：2021.03.16