[发明专利]一种激光多束流复合温度场焊接装置

说明书

本发明涉及一种激光多束流复合温度场焊接装置。该装置至少包括深熔焊激光头、预热激光头、缓冷激光头和红外线温度场测量装置。其中，深熔焊激光头安装在主轴上，用于发射对焊件进行熔融焊接的主焊接激光束；预热激光头用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的预热激光束，预热激光头通过第一运动机构位置可调节的安装在主轴的外围；缓冷激光头用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的缓冷激光束，缓冷激光头通过第二运动机构位置可调节的安装在主轴的外围；红外线温度场测量装置设置在深熔焊激光头的预定范围内，用于实时测量焊接过程中由熔融焊接的主焊接激光束、预热激光束和缓冷激光束形成的复合温度场中的温度。

技术领域

本发明涉及激光束流加工技术领域，特别是涉及一种激光多束流复合温度场焊接装置。

背景技术

激光焊接技术由于其能量密度高，焊接变形小，同时焊接过程易于集成化、自动化、柔性化，可高精度、高效焊接等优点，近年来在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。

目前，激光单光束焊接和激光双光束焊接技术都已发展成熟，已经成功应用于航空、航天、船舶、高铁等薄壁结构件的焊接过程中。激光单光束焊接主要解决的是常规薄壁材料的拼接构件问题，该技术成熟度高，但是不具有预热、缓冷功能，一般只应用于常规易焊材料，例如TC4、不锈钢等材料，其裂纹、气孔调控方法主要体现在焊接参数的调控，例如焊接速度、功率等。而激光双光束焊接技术，是利用激光双侧焊接方法，主要解决的是加筋壁板类的T形接头的焊接问题，其裂纹、气孔调控方法也主要体现在焊接参数的调控，例如焊接速度、功率等。

随着我国新一代材料的发展，一些新的轻质、高强合金被开发出来，例如Ti2AlNi合金、Ti1300、Al-Li合金等等。这些新研发的材料多数均采用多种合金成份，材料内部金属间化合物焊接时极易开裂，产生裂纹、气孔等大量缺陷。针对金属间化合物等易裂、难焊的材料，现有的激光焊接技术均不能满足对其高质量的焊接要求。

因此，发明人提供了一种激光多束流复合温度场焊接装置。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例提供了一种激光多束流复合温度场焊接装置，解决了现有技术的激光焊接容易产生焊接裂纹和气孔的问题。

本发明的实施例提出了一种激光多束流复合温度场焊接装置，该装置至少包括深熔焊激光头、预热激光头、缓冷激光头和红外线温度场测量装置。其中，深熔焊激光头安装在主轴上，用于发射对焊件进行熔融焊接的主焊接激光束；预热激光头用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的预热激光束，所述预热激光头通过第一运动机构位置可调节的安装在所述主轴的外围；缓冷激光头用于发射对焊件进行熔融焊接过程中的缓冷激光束，所述缓冷激光头通过第二运动机构位置可调节的安装在所述主轴的外围；红外线温度场测量装置设置在所述深熔焊激光头的预定范围内，用于实时测量焊接过程中由所述熔融焊接的主焊接激光束、所述预热激光束和所述缓冷激光束形成的复合温度场中的温度。

进一步地，还包括中控系统，所述中控系统与所述红外线温度场测量装置电连接并接收实时温度信息，所述中控系统还与所述第一运动机构和所述第二运动机构电连接，基于所述温度信息，分别控制所述第一运动机构和所述第二运动机构按照相应的运动轨迹运动，从而带动所述预热激光头和所述缓冷激光头运动到不同位置，用于调节所述预热激光束和所述缓冷激光束的间距和变焦量。

进一步地，所述第一运动机构和所述第二运动机构均包括旋转轴、十字导轨组件和回转转盘，所述旋转轴安装在所述主轴外围，可绕所述主轴环向旋转，所述十字导轨组件与所述旋转轴连接，所述十字导轨组件连接并带动所述回转转盘在X向和Y向运动，所述回转转盘通过回转机构带动相应的所述预热激光头或所述缓冷激光头回转运动。

进一步地，所述中控系统分别连接并控制所述第一运动机构和所述第二运动机构的旋转轴、十字导轨组件和回转转盘的位移运动。

进一步地，所述十字导轨组件包括交叉连接的X向导轨和Y向导轨，所述回转转盘连接所述X向导轨或Y向导轨。