本实用新型专利技术是激光增强高压干法水下焊接装置，主要由激光焊接头（1）、激光焊接头固定装置（2）、中间连接圆筒（3）、倾斜连接块（4）、穿舱连接法兰（5）、高压干法水下焊接试验舱（6）、舱内固定平台（7）、舱内三维运动焊接平台（8）组成，该装置可以实现在激光焊接头（1）不穿舱的情况下将激光束引入到高压干法水下焊接试验舱（6）的内部，并通过调整中间连接圆筒（3）长度和倾斜连接块（4）的倾斜角度，改变激光束在舱内的聚焦位置和入射角度。借助舱内三维运动焊接平台（8）的调整，可以调节入射激光束和焊枪（9）之间的相对位置。本实用新型专利技术结构简单、性能可靠、经济实用，为高压环境下的激光增强辅助焊接、激光焊接和激光电弧复合焊接等工作奠定了基础。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种激光增强高压干法水下焊接装置，属高压干法自动水下焊接设备。
技术介绍
随着海洋油气大开发时代的到来，急需与之相配套的水下结构物应急修复焊接技术作为支撑，高压干法焊接是海洋工程水下维修的有效方法，以其焊接质量高、接头性能好等优点越来越受到重视。高压干法水下焊接一般都是在高压焊接舱中进行，焊接舱内的环境压力会影响焊接电弧行为，包括电弧引燃性能、电弧电压和电弧形状、电弧温度和熔敷效率以及电弧稳定性等。对于MIG/MAG焊接而言，环境压力的影响使得熔滴分离更加困难，良好的高压干法水下焊接熔滴过渡状态难以实现，焊接过程稳定性和接头质量很难有效控制和提高。激光的能量密度极大，当用激光照射金属熔滴，会产生一个辐射压力和一个反冲压力，反冲压力是激光及光致等离子体对熔滴的辐射使被辐射熔滴表面液态金属产生高速蒸发而产生的反推力，作用于熔滴上的辐射压力相比反冲压力相差几个数量级，可以忽略；而反冲压力可以作为一个辅助分离力，帮助克服由于环境压力影响造成的熔滴过渡困难，因此可以通过控制激光束的功率密度等参数来控制高压干法水下焊接熔滴过渡的状态、过渡时机和熔滴尺寸，对于高压干法水下焊接质量的保障具有重要意义。
技术实现思路
根据
技术介绍
所述，本技术针对高压干法水下焊接试验舱，提供了一种使用光纤激光焊接头作为辅助激光来源的激光增强高压干法水下焊接装置。该焊接装置由高压干法水下焊接试验舱、舱内固定平台、舱内三维运动焊接平台、激光焊接头和激光穿舱模块等部分组成，高压干法水下焊接试验舱提供模拟焊接水深所对应的环境压力；舱内固定平台与焊接试验舱固定连接，提供一个舱内设备的安装固定平台；舱内三维运动焊接平台固定在舱内固定平台上面，提供焊接所需要的三维运动；激光焊接头提供激光增强所需一定功率的激光；激光穿舱模块包括穿舱连接法兰、中间连接圆筒、倾斜连接块和激光焊接头固定装置三部分组成，穿舱连接法兰与高压干法水下焊接试验舱已有的预留法兰固定连接，激光焊接头固定装置前端安装耐压高透光玻璃并与光纤激光焊接头固定连接；激光焊接头发射的激光通过激光穿舱模块进入高压干法水下焊接试验舱内部，通过调节舱内三维运动焊接平台以及其所带动焊枪的固定位置，使进入舱内的激光作用于焊接熔滴的正确位置，实现激光增强焊接效果，提高了高压干法水下焊接的稳定性和焊接质量。为了实现上述目的，本技术通过以下技术方案来实现： 一种激光增强高压干法水下焊接装置，主要由激光焊接头（1）、激光焊接头固定装置（2）、中间连接圆筒（3）、倾斜连接块（4）、穿舱连接法兰（5）、高压干法水下焊接试验舱（6）、舱内固定平台（7）、舱内三维运动焊接平台（8）、焊枪（9）和焊枪夹持机构（10）组成，其中：舱内固定平台（7）和高压干法水下焊接试验舱（6）的底部固定连接；舱内三维运动焊接平台（8）和舱内固定平台（7）固定连接，两者之间的固定连接位置可调；焊枪（9）安装固定在焊枪夹持机构（10）上，其固定位置可以通过舱内三维运动焊接平台（8）的高低运动模块和焊枪（9）与外伸固定杆的连接位置变化而调整；穿舱连接法兰（5）与高压干法水下焊接试验舱（6）的预留法兰连接；倾斜连接块（4）与穿舱连接法兰（5）连接 ，并通过改变连接处倾斜连接块（4）的倾斜角度，调整入射激光的角度；中间连接圆筒（3）与倾斜连接块（4）通过螺纹进行连接，可以通过调整中间连接圆筒（3）的长度辅助调整入射激光在高压干法水下焊接试验舱（6）内的聚焦位置；激光焊接头固定装置（2）一端通过螺纹与中间连接圆筒（3）连接，一端通过螺栓与激光焊接头（1）连接；从而将激光焊接头（1）与高压干法水下焊接试验舱（6）的相对位置固定。所述中间连接圆筒（3）的长度根据激光焊接头（1）的聚焦长度和所要求的在高压干法水下焊接试验舱（6）内的聚焦位置确定，两端采用螺纹连接形式。所述激光焊接头固定装置（2）的前端安装耐压高透光玻璃。所述倾斜连接块（4）的倾斜角度根据需要的激光入射角度确定。所述激光穿舱模块各部件之间以及与高压干法水下焊接试验舱（6）的连接处，均需做耐压密封。由于采用上述技术方案，本技术具有以下优点和效果：1、本技术的激光穿舱模块与高压干法水下焊接试验舱的预留法兰直接相连，可以在激光焊接头不穿舱的情况下将激光光线引入试验舱内部，实现激光在高压舱内的相关工作；2本技术可以通过调整倾斜连接块的倾斜角度以及中间连接圆筒的长度调整激光在舱内的聚焦位置和作用角度；3本技术的舱内三维运动焊接平台各运动模块均采用丝杠导轨结构，实现焊枪位置调整以及焊接所需运动；4、本技术的激光焊接头固定装置前端与激光焊接头之间安装耐压高透光玻璃，防止舱内压力直接作用于激光焊接头的光学器件，保护激光焊接头；5、本技术舱内采用电动三维运动焊接平台，焊接时焊枪固定不动，焊接试板在平台运动模块的带动下完成焊接相对运动，从而保证了入射激光始终作用于焊丝端部的固定位置，便于开展相关试验研究；6、本技术激光增强高压干法水下焊接装置结构简单、性能可靠、经济实用，可以进行高压环境下的激光增强焊接、激光焊接和激光复合焊接的系列研究。附图说明图1为本技术的结构及工作原理示意图。具体实施方式由图1示出，一种激光增强高压干法水下焊接装置，主要由激光焊接头1、激光焊接头固定装置2、中间连接圆筒3、倾斜连接块4、穿舱连接法兰5、高压干法水下焊接试验舱6、舱内固定平台7、舱内三维运动焊接平台8、焊枪9和焊枪夹持机构10组成，其中舱内固定平台7和高压干法水下焊接试验舱6的底部固定连接；舱内三维运动焊接平台8和舱内固定平台7固定连接，两者之间的固定连接位置可调；焊枪9安装固定在焊枪夹持机构10上，其固定位置可以通过舱内三维运动焊接平台8的高低运动模块和与外伸固定杆的连接位置变化而调整；穿舱连接法兰5与高压干法水下焊接试验舱6的预留法兰连接；倾斜连接块4与穿舱连接法兰5连接 ，并通过该改变连接处倾斜连接块4的倾斜角度，调整入射激光的角度；中间连接圆筒3与倾斜连接块4通过螺纹进行连接，可以通过调整中间连接圆筒3的长度辅助调整入射激光在舱内的聚焦位置。激光焊接头固定装置2一端通过螺纹与中间连接圆筒3连接，一端通过螺栓与激光焊接头1连接，在与激光焊接头1连接时，两者之间要安装耐压高透光玻璃，防止舱内压力直接作用于激光焊接头的光学器件，保护激光焊接头；通过上述实施方式将激光焊接头1与高压干法水下焊接试验舱6的相对位置固定，将激光引入高压干法水下焊接试验舱6内的固定位置。另知，所述的激光穿舱模块各部件之间以及与高压干法水下焊接试验舱的连接处，均需做耐压密封。根据激光焊接头1的前端安装尺寸确定激光焊接头固定装置2与激光焊接头1连接一端的详细尺寸，同时在激光焊接头固定装置2的端部开设耐压高透光玻璃安装孔。高透光玻璃与激光焊接头固定装置2之间通过密封圈或者密封条进行耐压密封。激光焊接头固定装置2、中间连接圆筒3、倾斜连接块4和穿舱连接法兰5的内孔尺寸主要由激光焊接头1发射的激光光斑尺寸确定，该光斑直径在入射舱内的过程中逐渐聚焦变小，因此内孔尺寸的确定也要兼顾加工及安装的便捷程度。中间连接圆筒3的长度根据激光焊接头1的聚焦距离确定。同样的激光功率密度、不同的激光入射角度对MIG本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光增强高压干法水下焊接装置，主要由激光焊接头（1）、激光焊接头固定装置（2）、中间连接圆筒（3）、倾斜连接块（4）、穿舱连接法兰（5）、高压干法水下焊接试验舱（6）、舱内固定平台（7）、舱内三维运动焊接平台（8）、焊枪（9）和焊枪夹持机构（10）组成，其特征在于：舱内固定平台（7）和高压干法水下焊接试验舱（6）的底部固定连接；舱内三维运动焊接平台（8）和舱内固定平台（7）固定连接，两者之间的固定连接位置可调；焊枪（9）安装固定在焊枪夹持机构（10）上，固定位置可以通过舱内三维运动焊接平台（8）的高低运动模块和焊枪（9）与外伸固定杆的连接位置变化而调整；穿舱连接法兰（5）与高压干法水下焊接试验舱（6）的预留法兰连接；倾斜连接块（4）与穿舱连接法兰（5）连接 ，并通过改变连接处倾斜连接块（4）的倾斜角度，调整入射激光的角度；中间连接圆筒（3）与倾斜连接块（4）通过螺纹进行连接，可以通过调整中间连接圆筒（3）的长度辅助调整入射激光在高压干法水下焊接试验舱（6）内的聚焦位置；激光焊接头固定装置（2）一端通过螺纹与中间连接圆筒（3）连接，一端通过螺栓与激光焊接头（1）连接；从而将激光焊接头（1）与高压干法水下焊接试验舱（6）的相对位置固定，将激光引入高压干法水下焊接试验舱（6)内的固定位置。...
【技术特征摘要】
1.一种激光增强高压干法水下焊接装置，主要由激光焊接头（1）、激光焊接头固定装置（2）、中间连接圆筒（3）、倾斜连接块（4）、穿舱连接法兰（5）、高压干法水下焊接试验舱（6）、舱内固定平台（7）、舱内三维运动焊接平台（8）、焊枪（9）和焊枪夹持机构（10）组成，其特征在于：舱内固定平台（7）和高压干法水下焊接试验舱（6）的底部固定连接；舱内三维运动焊接平台（8）和舱内固定平台（7）固定连接，两者之间的固定连接位置可调；焊枪（9）安装固定在焊枪夹持机构（10）上，固定位置可以通过舱内三维运动焊接平台（8）的高低运动模块和焊枪（9）与外伸固定杆的连接位置变化而调整；穿舱连接法兰（5）与高压干法水下焊接试验舱（6）的预留法兰连接；倾斜连接块（4）与穿舱连接法兰（5）连接 ，并通过改变连接处倾斜连接块（4）的倾斜角度，调整入射激光的角度；中间连接圆筒（3）与倾斜连接块（...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱加雷，焦向东，贾存锋，乔溪，李卫强，马正住，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：新型
国别省市：北京;11
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