一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种磁场辅助双激光束‑TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，属于高质量高效率焊接领域。该装置包括激光‑TIG复合焊接组件、自动装夹组件和外加磁场组件。本发明专利技术的激光‑TIG复合焊接组件包括激光焊接头、TIG焊接头、TIG送丝机构，激光焊接头固定于机械臂上，TIG焊接头、TIG送丝机构通过可动连接装置固定于激光焊接头上，通过可动连接装置调整角度；自动装夹组件包括蒙皮压紧装置、桁条压紧装置。本发明专利技术所用的双激光束‑TIG耦合双侧同步焊接方法，优势是利用TIG填丝的可适应性，降低装配精度需求，利用外加磁场与电弧电流的交互作用，实现高质量焊接；本装置装夹组件可实现自动装夹，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法
本专利技术属于高质量高效率焊接领域，特别涉及一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法。
技术介绍
铝合金具有比强度高，加工性好，密度小等优点，因此在船舶、航空航天、机械制造等领域中得到大量应用。目前，铝合金的焊接方法主要有熔化极氩弧焊(MIG、MAG)、钨极惰性气体保护焊(TIG)等普通电弧焊，以及逐渐得到应用的高能束流焊，例如，电子束焊接以及逐渐成熟的激光焊接技术。钨极氩弧焊(Tungsteninertgaswelding，TIG)电弧稳定，能实现高品质焊接，得到优良的焊缝，但TIG作为电弧焊的一种，具有着电弧焊所共有的缺点：TIG焊接速度较低，因而对接头的热输入较大，容易导致较大的焊接变形，造成焊接接头组织粗大、热影响区宽、性能弱化等一系列的缺点。激光焊接具有高能量密度、较高焊接速度等特点，对铝合金进行焊接时可获得高质量的焊接接头。激光焊接虽然具有能量密度高，热输入小等优点，然而，激光焊接存在焊缝间隙桥接能力差的缺点，在焊接中厚度铝合金板时，对焊件装配精度要求高。同时，铝合金比热容较大，对激光的反射率较高，能量吸收率较低，易产生焊缝未熔透的缺陷。综合上述问题，为获得高质量的焊接接头，提出了激光-TIG复合焊接方法。激光-TIG复合焊接，是将激光热源和TIG热源组合成复合热源，共同进行焊接的方法，两种热源组合在一起形成“1+1＞2”的协同效应，充分利用了激光和电弧的优势，避免单激光和单TIG焊接的一些缺点，大大提高了焊接过程的稳定性，提高了接头的质量及焊接效率，降低了工件加工、装配要求，是一种新型、有效的焊接方法。中国专利CN203282047涉及一种汽车后靠背薄壁激光焊接装置，包括主控制器等，主控制器位于该装置外面下部，与机器人、夹具系统和分度转台系统进行信息传递；机器人位于该激光焊接装置的内部，与振镜进行信息传递；激光器位于该上部；振镜安装于机器人的前端，且位于夹具系统的中轴线上；分度转台系统安装于该装置内部，且位于夹具系统的中轴线上；人机交互界面位于该激光焊接装置的底部。该技术焊接过程的工艺参数稳定，不受外界因素影响，保证焊接质量稳定。在薄壁焊接中，直接通过焊接的热影响区目视判定产品的焊接质量，保证了产品的安全，提高了汽车的安全性能。中国专利CN105537764A涉及一种极柱电芯激光焊接装置，尤其是涉及一种焊接前能检测极柱电芯的高度，确保待焊接位置准确，且激光焊头可调倾斜角度，提高了焊接品质；两个激光焊接装置同时焊接，提高了生产效率的带高度检测的极柱电芯激光焊接装置。上述现有技术方案中普遍适用于薄板对接焊接，不适用于中厚板T型结构焊接，无法实现高质量焊接，且装夹组件设计不合理，无法实现自动化装夹，实际焊接生产效率较低。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，本专利技术所采用的双激光束-TIG耦合双侧同步焊接方法，优势在于利用TIG填丝的可适应性，降低实际T型结构装配精度需求，实现高效率焊接，同时，可在无焊缝追踪技术支持下实现T型结构高质量焊接；本装置装夹组件可实现自动装夹，大幅提高焊接生产效率。为了达到上述目的，本专利技术的具体技术方案如下所述：本专利技术涉及一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，属于高质量高效率焊接领域。该装置包括激光-TIG复合焊接头组件、自动装夹组件和外加磁场组件。优选的，激光-TIG复合焊接组件包括激光焊接头、TIG焊接头、TIG送丝机构、可动连接装置。本专利技术涉及一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接方法，激光-TIG复合焊接头组件为沿T型结构桁条对称分布的两组组件。更进一步的，激光焊接头直接固定于机械臂上，通过机械臂对激光焊接头进行角度调整；而TIG焊接头、TIG送丝机构通过可动连接装置固定于激光焊接头上，随机械臂沿焊接路径进行运动，TIG焊接头、TIG送丝机构通过可动连接装置进行角度调整，从而得到所需要的角度。优选的，自动装夹组件包括蒙皮压紧装置、桁条压紧装置。蒙皮压紧装置包括压条、传动装置。两组蒙皮压紧装置沿T型结构桁条对称分布，通过驱动电机，经传动装置，让压条对蒙皮施加压力，使蒙皮紧贴工作平台，实现快速装夹。优选的，自动装夹组件包括蒙皮压紧装置、桁条压紧装置。桁条压紧装置包括压紧滚轮、随动滚轮、安装台。压紧滚轮安装于安装台上，通过驱动电机驱动，让压紧滚轮对桁条施加垂直于蒙皮的压力，使桁条与蒙皮紧紧垂直接触，且随焊接的进行，压紧滚轮在驱动电机作用下随之运动，始终对待焊位置施加垂直压力。更进一步的，随动滚轮安装于安装台内两侧位置，起辅助固定作用，防止桁条在焊接过程中左右偏移。随动滚轮外表面有橡胶圈，根据桁条的尺寸选择不同规格的橡胶圈，从而对桁条进行良好的辅助固定作用。优选的，本专利技术涉及一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接方法，考虑到保护气保护效果以及焊接过程干涉问题，TIG焊接头内设置有保护气气道，对焊接过程起保护作用。优选的，外加磁场组件包括磁场发生装置、随动小车装置。外加磁场组件位于焊接位置正下方，磁场发生装置产生强度可任意调节的磁场，磁场方向垂直于蒙皮平面，随动小车装置可根据焊接速度调节运动速度，使焊接位置一直处于磁场范围内，外加磁场通过与电弧电流、感生电流及热电流的交互作用，在熔池凝固前沿液态金属内产生扰动并加速液态金属的流动，得到高质量焊接结构。本专利技术具有的优点和积极效果有：1.面向中厚度T型结构焊接。单一激光热源在焊接中厚板时，需要大功率激光热源，易产生形变、气孔和裂纹等缺陷，本专利技术采用双激光束-TIG耦合双侧同步焊接方法，两种热源组合在一起形成“1+1＞2”的协同效应，且双侧同步焊接保证了最小程度的焊接形变。2.装配精度需求低。本专利技术所采用的双激光束-TIG耦合双侧同步焊接方法，优势在于利用TIG填丝的可适应性，降低装配精度需求，实现高效率焊接。3.焊接质量提高。对于整个焊接过程提供稳定可调节的外加磁场，外加磁场通过与电弧电流、感生电流及热电流的交互作用，在熔池凝固前沿液态金属内产生扰动并加速液态金属的流动，得到高质量焊接结构。4.效率提高。本装置所设计的装夹组件包括蒙皮压紧装置、桁条压紧装置，均可实现蒙皮、桁条自动化装夹，且装夹效果良好，最大程度减少了装夹时间，提升了焊接生产效率。附图说明图1是本专利技术具体实施方式提供的一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法的结构示意图；图2是本专利技术一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法的激光-TIG复合焊接件的结构示意图；图3是本专利技术一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法的蒙皮压紧装置的结构示意图。图4是本专利技术一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法的桁条压紧装置的结构示意图。1-激光-TIG复合焊接头组件；11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，包括激光-TIG复合焊接头组件(1)、自动装夹组件(2)和外加磁场组件(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，包括激光-TIG复合焊接头组件(1)、自动装夹组件(2)和外加磁场组件(3)。


2.根据权利1要求所述的一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，其特征在于：利用TIG填丝良好的可适应性和桥接能力，组成激光-TIG耦合焊接装置，沿桁条101对称分布，对T型结构进行双激光束-TIG耦合双侧同步焊接，两种热源组合在一起具有“1+1＞2”的协同效应，节能高效，能对中厚板进行高质量焊接；外加磁场通过与电弧电流、感生电流及热电流的交互作用，在熔池凝固前沿液态金属内产生扰动并加速液态金属的流动，得到高质量焊接结构。


3.根据权利1要求所述的一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，其特征在于：激光-TIG复合焊接组件中的激光焊接头(11)直接固定于机械臂上，TIG焊接头(12)以及TIG送丝机构(13)通过可动连接装置(14)固定于激光焊接头(11)上，通过机械臂和可动连接装置(14)调整两者角度，使其符合焊接角度要求。


4.根据权利1要求所述的一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，其特征在于：自动装夹组件(2)包括蒙皮压紧装置(21)、桁条压紧装置(22)。蒙皮压紧装置(21)包括压条(211)和传动装置(212)，总共包括两组蒙皮压紧装置(21)，沿T型结构对称分布，通过配套驱动电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：占小红，周旭东，王磊磊，顾远之，郑权，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32