[发明专利]一种金属三明治板激光焊接机械式加压装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工设备领域，具体涉及一种金属三明治板激光焊接机械式加压装置及使用方法。

背景技术

激光焊接金属三明治板是一种新型的轻质高强结构，在船舶、航空航天及运输工具等领域的具有广阔的应用前景。金属三明治板常采用较薄(一般1～3mm)和面积较大的面板，在激光焊接过程中易受板形和焊接变形的影响，造成腹板和面板之间产生一定的间隙。间隙的存在常导致焊接过程熔池下塌和气孔缺陷，甚至当间隙过大时面板和芯板无法实现连接，导致金属三明治板焊接失败。因此，开发金属三明治板激光焊接过程抑制面板和腹板间间隙的加压装置是保证焊接质量的关键。

光纤激光器具有柔性高，维护方便和成本低等优点，获得了更为广泛的应用，一般采用六轴联动机器人驱动，机械臂的负荷多为30～60kg，而传统的气体激光器加工系统采用数控机床控制系统，激光头夹持端承载力较高，不能直接连接六轴联动机器人的机械臂，由于金属三明治板尺寸较大，焊缝较多，采用定点式加压装置工作量较大，且难以保证焊接质量，因此，开发与机器人和激光头一体联动式加压装置对金属三明治板激光焊接就很有必要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种金属三明治板激光焊接机械式加压装置及使用方法，本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种金属三明治板激光焊接机械式加压装置，其特征在于：包括机械臂、激光头夹持部、激光头、激光束、水平弯折夹持部和加压机构，所述激光头夹持机构包括第一水平部和第一竖直部，所述第一水平部与机械臂固接，所述机械臂为激光焊接六轴联动机器人承载力较弱的机械臂，第一竖直部的左侧固接有激光头，所述激光头产生竖直向下的激光束；所述水平弯折夹持部包括第二水平部和第二竖直部，所述第二竖直部的左侧与第一竖直部贴合，第一竖直部和第二竖直部以螺钉连接并通过螺钉改变相对位置，第二水平部上还设有通孔，所述通孔的位置与激光束对应；所述加压机构包括加螺纹杆、固定螺母、加压滚轮、可调螺母和压缩弹簧，所述螺纹杆通过固定螺母对称固接在通孔两侧的第二水平部上，所述加压滚轮包括行走轮、轮座和挡板，所述轮座与螺纹杆螺纹连接，轮座的下部设有与螺纹杆啮合的可调螺母，所述轮座与挡板之间固接有连接杆，所述行走轮与挡板转动连接，所述压缩弹簧与螺纹杆套合并设置在第二水平部和加压滚轮之间。

进一步地，所述螺纹杆与第二水平部的接触位置为方杆。

进一步地，所述螺纹杆可设置1组或2组。

进一步地，所述加压滚轮的宽度为15mm。

进一步地，所述加压滚轮为钢质滚轮。

一种金属三明治板激光焊接机械式加压装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：调整激光入射方向垂直与待加工试件的表面；

S2：调整水平弯折夹持部高度，使加压滚轮与待加工试件表面

接触；

S3：调整激光头高度到所需的离焦量位置；

S4：调整可调螺母，使加压滚轮对待加工试件表面施加合适的

压力。

本发明的有益效果是，调节简单灵活，使用方便，成本低廉，工作稳定可靠且使用寿命长，能够使外加机械压力与激光焊同步实施，并且能够根据焊接参数和板厚精确选择外加机械压力的大小和作用位置，保证外加机械压力加载到激光束作用位置区域，有效地抑制间隙的产生，保证了焊接的质量，提高了金属三明治板的焊接效率，且其可与六轴联动机器人驱动的光纤激光器一体联动式操作，具有维护方便和成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本发明所述一种金属三明治板激光焊接机械式加压装置的结构示意图；

图2：本发明所述加压机构的结构示意图；

图3：本发明所述一种金属三明治板激光焊接机械式加压装置的焊接示意图。

附图标记如下：

1、机械臂，2、激光头夹持部，3、激光头，4、激光束，5、螺钉，6、水平弯折夹持部，7、加压机构，8、螺纹杆，9、压缩弹簧，10、加压滚轮，11、固定螺母，12、可调螺母，15、金属三明治板，16、面板，17、腹板，18、加压位置，19、焊缝，20、间隙。

具体实施方式