[发明专利]带有基座和具有开口的壁的用于激光焊接的惰性气体覆盖系统

说明书

技术领域

本公开一般涉及制造业并且具体涉及激光焊接的方法和装置。

背景技术

激光焊接是可以用于通过使用激光来连接多块金属的技术。激光束可提供集中的热源以将不同的金属零件彼此焊接在一起。激光焊接可使用各种类型的激光器来实施，例如固态激光器和气体激光器。使用激光可以进行窄焊接(narrow weld)和/或深度焊接(deep weld)。此外，使用激光还可提供高焊接速度。激光焊接一般应用在大批量(high-volume)的用途中，例如飞行器和/或机动车辆产业。

激光焊接可用于焊接例如那些包括碳钢、不锈钢、铝和钛的金属部件。激光焊接的一个优点是将金属部件例如金属的碎片连接在一起的能力，其目的是为了“减少碎片”和使部件成型而不是由更大块的原始材料机加工这些零件。

使用激光焊接来制造飞行器零件和飞行器有助于降低飞行器重量。当较大金属机身零件彼此连接时，激光焊接可用于替代铆接。这些零件包括例如在金属机身中使用的机翼纵梁(stringer)。使用激光焊接优于铆接，因为当制造飞行器时激光焊接致使更小的重量。

例如，除了消除铆钉的使用，也可以消除在铆接件之间使用填充金属。因此，使用激光焊接替代铆接可以将飞行器的结构减少大约百分之五。此外，使用激光焊接形成的焊接连接虽然更轻，但仍可提供更大的耐压强度和剪切强度。此外，激光焊接还可具有比使用铆钉更低的成本。使用激光焊接来相互连接零件的其他优点是激光焊接零件更不易于被腐蚀。

一般地，焊接的速度与供给至激光器的能量以及被焊接零件的类型和厚度成比例。此外，可以发生激光焊接时的速度还被多种不同的因素限制。例如，当焊接钛时，期望禁止空气与熔钛相接触。

空气中不希望的气体可能腐蚀金属并且在焊接过程中导致熔钛的污染。这类污染可在热金属未与空气隔离到钛被足够冷却时的条件下发生。这类污点在美学方面是不期望的。

此外，可通过污点来辨认污染，该污点可指示在钛中存在对金属特性的不利影响。在焊接过程中钛与空气的污染可导致延展性和断裂韧性的显著降低。这种情况可导致永久的裂缝和早期的疲劳损坏。

防止空气与熔钛接触的一种方式是实施真空激光焊接。虽然这类工艺可适当地防止污点产生，但是真空的环境基于这种部件的尺寸是不切实际的。另一种技术包括引入惰性气体以防止空气与钛接触，直到钛被足够冷却。然而，这类工艺可能降低焊接钛发生时的速度。

因此，有利的是具有能够克服上述问题的方法和装置。

发明内容

在一个有利的实施例中，一种装置包括基座、壁和壁中的开口。该基座具有第一端、第二端和通道系统。该通道系统距离基座的第一端比距离基座的第二端更近。该壁从基座的一侧延伸以部分包围通道系统。壁中的开口距离第二端比距离第一端更近。该壁的形状能够将通过通道系统引入的气体保持在焊接位置并且致使气体从通道系统移出并穿过壁中的开口。

在另一有利的实施例中，一种用于激光焊接的盖包括基座、壁、壁中的开口和附接至壁的密封件。该基座具有第一侧、第二侧和从第一侧延伸至第二侧的通道。该通道能够接收激光束和惰性气体。该壁从基座的第一侧延伸，使得该壁包围具有细长形状的区域。该细长形状具有围绕通道的最大面积并且远离通道逐渐变细。该壁部分围绕通道并且具有较细端。壁中的开口位于该壁的较细端附近。该细长形状能够致使惰性气体从通道移动至开口。附接至壁的密封件能够适应结构的表面。

在另一有利的实施例中，展示一种激光焊接的方法。将盖定位在结构之上。该盖具有基座，该基座具有第一端、第二端和通道，其中通道距离基座的第一端比距离基座的第二端更近。该盖还具有壁，该壁从基座的一侧延伸以部分包围通道。该盖还具有在壁中的开口，该开口距离第二端比距离第一端更近。穿过通道供给惰性气体。壁的形状将通过通道引入的一部分惰性气体保持在焊接位置中并且致使惰性气体流移出通道并穿过壁中的开口。发送穿过通道的激光束到结构的表面上的焊接位置处。在盖在结构上的情况下移动激光束以焊接结构。

可在本公开的各种实施例中独立地实现多种特征、功能和优点或者在其他实施例中组合多种特征、功能和优点，其中可参考如下描述和附图得到进一步的细节。

附图说明

图1是根据有利实施例说明飞行器制造和维护的图解；

图2是有利实施例可以在其中实现的飞行器的图解；

图3是根据有利实施例的焊接环境的图解；

图4是根据有利实施例的盖的图解；

图5是根据有利实施例的盖的图解；

图6是根据有利实施例的盖的另一视图；

图7是根据有利实施例的盖的顶视图；