[发明专利]一种基于冷却速度的自适应激光焊接装置及使用方法

权利要求书

1.一种基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，包括焊接激光系统、送丝焊枪、焊缝跟踪系统、尾拖保护系统、随焊激光热处系统和中间连接架；所述尾拖保护系统被配置为快速冷却液态焊缝熔池；所述随焊激光热处系统被配置为加热高温蠕变区的焊缝组织；所述焊缝跟踪系统被配置为实时监测焊缝形状和熔池温度，并根据监测结果调控所述送丝焊枪送丝速度、所述尾拖保护系统冷却能力和所述随焊激光热处系统的加热功率；所述随焊激光热处系统、所述尾拖保护系统、所述送丝焊枪、所述焊接激光系统和所述焊缝跟踪系统，沿焊缝形成方向依次固定在所述中间连接架。

2.如权利要求1所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，所述焊缝跟踪系统，包括第一温度传感器、第二温度传感器和光学摄像头，所述第一温度传感器和所述光学摄像头测量焊缝熔池前段的温度和形状，所述第二温度传感器测量焊缝组织高温蠕变区温度；通过比较与给定值的差值，实时控制所述送丝焊枪、所述尾拖保护系统和所述随焊激光热处系统。

3.如权利要求1所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，所述焊缝跟踪系统，被配置为能够在所述中间连接架上沿XYZ三个自由度调节。

4.如权利要求1所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，所述尾拖保护系统，被配置为能够在所述中间连接架上沿XYZ三个自由度调节。

5.如权利要求1所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，所述尾拖保护系统包括保护气存储装置和空腔室，所述空腔室顶部与所述保护气存储装置相通，所述空腔室底部分布至少两个与外界贯通的气孔。

6.如权利要求5所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，所述尾拖保护系统的所述保护气存储装置的气体为氩气或氦气，且气流量受所述焊缝跟踪系统控制。

7.如权利要求1所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，所述随焊激光热处系统，被配置为能够在所述中间连接架上沿XYZ三个自由度调节。

8.如权利要求1所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，所述随焊激光热处系统的加热光束形状为矩形光斑，光斑的长度方向沿着焊缝的焊接方向，且加热光束垂直于焊缝形成方向。

9.如权利要求1所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置，其特征在于，所述随焊激光热处系统的加热功率为所述焊接激光系统出射功率的3％～10％，且加热功率受所述焊缝跟踪系统控制。

10.如权利要求1所述的基于冷却速度的自适应激光焊接装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

步骤一：调试所述焊接激光系统，设置出射激光束的离焦量、偏转角度和功率密度；

步骤二：根据所述步骤一的所述焊接激光系统的位置及激光焦点，调整所述送丝焊枪的出丝角度和干伸长，并使出丝落点位于所述焊接激光系统的光斑中心；

步骤三：调节所述焊缝跟踪系统的位置，使得所述焊缝跟踪系统能够对焊缝熔池前段的形状和温度，以及焊缝组织的高温蠕变区温度进行监测；

步骤四：调节所述尾拖保护系统的位置，确保所述尾拖保护系统能够正常吹出保护气，对焊缝的液态熔池进行保护和冷却；

步骤五：调节所述随焊激光热处系统的位置，使其对准熔池后部的焊缝金属；

步骤六：初始化所述焊缝跟踪系统关于焊缝形状、焊缝熔池初期温度和高温蠕变区温度的给定值，初始化焊接速度、所述送丝焊枪的送丝速度、所述尾拖保护系统的气流量和所述随焊激光热处系统的加热功率；

步骤七：开始焊接。