【技术实现步骤摘要】
本专利技术属焊接领域，具体涉及一种gtaw与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置及其使用方法。
技术介绍
1、钨极氩弧焊(gas tungsten arc welding，gtaw)是一种非熔化极气体保护焊，利用钨电极与工件之间的电弧使金属熔化形成焊缝。焊接电流和焊接电压可独立调节，便于精确控制焊接热输入。此外，焊接热源调节和焊丝送进互不干扰，母材熔化量和焊丝填充量的相对比例在一定范围内可调。
2、gtaw和激光复合焊接铝合金具有提高焊接效率、改善焊缝质量、降低材料反射等优点。电弧的快速填充速度和激光的高能量密度相结合，可以大大提高焊接效率。由于激光和电弧之间的协同作用，焊缝的微观组织和机械性能可以得到改善，从而提高焊缝质量。电弧的预热作用可以减弱铝合金对激光的反射作用，减少激光能量损失，使得焊接过程更加高效。复合焊接的热源范围扩大和焊丝的添加，为冶金性能优化提供了更大的工艺窗口。
3、在焊缝中添加微量元素可以改善焊缝强度，微小金属粉末能够填充焊缝中的空隙，增加焊接接头的密实度和强度。同时，焊料微金属中的合金元素可以与基材形成固溶体，提高焊缝的强度和硬度。电弧和激光复合焊接的焊缝中添加微量元素国内鲜有研究，综合电弧和激光的优势，提高焊接效率的同时，向焊缝中添加微量元素，对焊缝的质量有十分重要的意义。
4、但现有传统单一焊接方法，气孔、裂纹和咬边等焊接缺陷多，焊接效率低、适应性差，焊接热影响区更大。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提
2、实现本专利技术目的的具体技术方案为：
3、一种gtaw与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，包括三轴运动单元、焊枪单元、激光单元以及送粉单元；
4、所述三轴运动单元上分别设置焊枪单元、激光单元以及送粉单元；所述三轴运动单元用于分别带动焊枪单元、激光单元以及送粉单元移动，所述焊枪单元用于实现焊接功能，所述激光单元用于发出激光，所述送粉单元用于提供焊接过程中所需的粉材。
5、进一步的，所述焊枪单元包括焊枪夹具、gtaw焊枪、十字滑台、夹具连接板、十字滑台安装板、t型连接板、滑台、铝型材；
6、其中，所述铝型材与三轴运动单元的悬臂梁固连，铝型材上设置滑台，十字滑台安装板通过t型连接板与滑台上的滑块连接；
7、所述十字滑台安装板上设置十字滑台，十字滑台上设置夹具连接板，夹具连接板上设置焊枪夹具，焊枪夹具与gtaw焊枪固连。
8、进一步的，所述焊枪单元还包括送丝嘴、送丝嘴夹具；
9、所述送丝嘴通过送丝嘴夹具和焊枪夹具连接。
10、进一步的，所述送粉单元包括气动粉仓、送粉管；
11、所述气动粉仓设置在三轴运动单元的悬臂梁上，气动粉仓和送粉管连接。
12、进一步的，所述激光单元包括激光器，所述激光器设置在三轴运动单元的悬臂梁上；
13、所述激光器还通过送粉管和气动粉仓连接。
14、进一步的，所述气动粉仓和激光器均由惰性气体气瓶供气。
15、进一步的，所述气动粉仓通过在焊接过程中输送粉末，以提高焊接材料的性能；
16、所述粉末为单一种或多种混合粉末，所述粉末的粒径在90～300目之间。
17、进一步的，所述粉末中添加微量合金元素。
18、进一步的，所述三轴运动单元的位移精度为±0.01mm；速度调节范围为0-1200mm/s，调节精度为0.01mm/s，其x、y、z三个方向的行程均为1000mm，三轴均设有限位开关。
19、本专利技术还提供一种上述装置的使用方法，包括以下步骤：
20、步骤1、去除焊接板材表面的氧化膜，并将清理后的焊接板材通过压板固定；
21、步骤2、调节三轴运动单元，使激光器底端距焊接板材表面15mm，调节十字滑台使gtaw焊枪钨极高度距焊接板材表面10mm；
22、步骤3、调节十字滑台使gtaw焊枪与激光器相距5mm，调整激光器和gtaw焊枪的角度，使电弧和激光斑点交汇与焊接板材上；
23、步骤4、调节三轴运动单元并移动激光器，使激光器的激光斑点距离焊接板材边缘50mm的位置；
24、步骤5、打开氩气瓶，为gtaw焊枪和气动粉仓供气，连接送粉器为粉仓9供粉，按需设置送粉参数；
25、步骤6、按需调节gtaw焊枪的保护气流量，使工作区完全充满保护气，按下送粉开关，向工作区输送粉材；
26、步骤7、设置三轴运动单元运动路径，即焊接路径，gtaw焊枪移动至焊接板材边缘时，按下gtaw焊枪开关，打开激光器工作开关，开始焊接工作；
27、步骤8、当gtaw焊枪行进至焊接板材另一侧边缘处，关闭gtaw焊枪开关和激光器工作开关；
28、步骤9、焊接板材焊接完成后，关闭送粉机，继续为气动粉仓供气，待气动粉仓清理完成残余粉末后关闭氩气瓶阀门，关闭焊接电源、三轴运动单元和激光器的电源，完成焊接工作。
29、相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
30、本专利技术的装置通过三轴运动单元的高精度运动控制，可以实现gtaw和激光的复合焊接功能，同时，送粉仓可以实现在gtaw铝合金焊缝中添加微量合金元素，解决了gtaw铝合金焊缝中粉末添加困难、组织粗大以及力学性能不足的问题，与现有技术相比，激光反射率更低，粉末添加到熔池中更便捷，细化焊缝微观组织；
31、通过本专利技术设计的gtaw与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，能够有效的解决解决现有铝合金激光焊接反射率高、焊缝组织粗大及力学性能不足的问题，在提高铝合金焊接效率的同时能够有效的改善焊缝的力学性能，最终实现装备在服役期间的服务寿命。
32、下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种GTAW与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，包括三轴运动单元(15)、焊枪单元、激光单元以及送粉单元；
2.根据权利要求1所述的GTAW与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述焊枪单元包括焊枪夹具(1)、GTAW焊枪(2)、十字滑台(3)、夹具连接板(4)、十字滑台安装板(5)、T型连接板(6)、滑台(7)、铝型材(8)；
3.根据权利要求2所述的GTAW与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述焊枪单元还包括送丝嘴(13)、送丝嘴夹具(14)；
4.根据权利要求1所述的GTAW与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述送粉单元包括气动粉仓(9)、送粉管(10)；
5.根据权利要求4所述的GTAW与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述激光单元包括激光器(11)，所述激光器(11)设置在三轴运动单元(15)的悬臂梁上；
6.根据权利要求5所述的GTAW与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述气动粉仓(9)和激光器(11)均由惰性气体气瓶供气。
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8.据权利要求7所述的GTAW与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述粉末中添加微量合金元素。
9.根据权利要求1所述的GTAW与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述三轴运动单元(15)的位移精度为±0.01mm；速度调节范围为0-1200mm/s，调节精度为0.01mm/s，其X、Y、Z三个方向的行程均为1000mm，三轴均设有限位开关。
10.根据权利要求1-9任意一项装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种gtaw与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，包括三轴运动单元(15)、焊枪单元、激光单元以及送粉单元；
2.根据权利要求1所述的gtaw与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述焊枪单元包括焊枪夹具(1)、gtaw焊枪(2)、十字滑台(3)、夹具连接板(4)、十字滑台安装板(5)、t型连接板(6)、滑台(7)、铝型材(8)；
3.根据权利要求2所述的gtaw与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述焊枪单元还包括送丝嘴(13)、送丝嘴夹具(14)；
4.根据权利要求1所述的gtaw与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述送粉单元包括气动粉仓(9)、送粉管(10)；
5.根据权利要求4所述的gtaw与激光同轴送粉复合铝合金焊接装置，其特征在于，所述激光单元包括激光器(11)，所述激光器(11)设置在三轴运动...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏伟，张本顺，陈卫彬，沈言，张明盛，张乐乐，朱振亚，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：
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