[发明专利]机械振动辅助减少气孔的高氮钢复合焊接装置及方法

权利要求书

1.一种机械振动辅助减少气孔的高氮钢复合焊接装置，其特征在于，

包括：激光发射装置、激光焊接装置，运动装置和振动装置；

所述激光发射装置包括激光器(1)、激光器输入线(10)、激光器输出线(11)以及激光器控制系统(2)；

所述激光焊接装置包括激光焊接头(3)、焊枪(4)、焊丝(5)和激光束(6)；

所述运动装置包括六轴联动机器人(7)和机器人控制系统(12)；

所述振动装置包括焊接工作台(13)、振动传感器(16)、振动时效控制装置(17)和外接电源(19)；

其中，所述振动时效控制装置(17)包括振动控制器，所述振动传感器(16)通过屏蔽线与所述振动控制器连接；

所述激光焊接装置的所述激光焊接头(3)与所述激光器( 1) 连接；所述激光焊接头(3)通过法兰(8)和支撑板(9)的连接固定在所述运动装置中的所述六轴联动机器人(7)上，随所述六轴联动机器人(7)移动；

所述激光器控制系统、机器人控制系统为工业控制计算机；所述振动控制器为嵌入式微处理器；

所述激光器(1)通过所述激光器输入线(10)连接所述激光器控制系统(2)；所述激光器(1)通过所述激光器输出线(11)连接所述激光焊接头(3)；所述焊接工作台(13)安装在所述激光焊接头(3)下方，两个待焊工件(15)以对接形式固定于所述焊接工作台(13)上；两个待焊工件(15)以对接形式固定于所述焊接工作台(13)上；所述焊枪(4)置于所述两个待焊工件(15)的正面；所述激光束(6)从所述激光焊接头(3)发出，所述激光束(6)与两个待焊工件(15)间隙同轴，垂直照射在两个所述待焊工件(15)正面的间隙处；

所述振动时效控制装置包括外部壳体(28)、磁路工作单元和振动工作单元；所述磁路工作单元包括励磁线圈(23)、中心磁极(26)和磁极板(29)；所述振动工作单元包括动圈(25)、支撑弹簧(20)、连接杆(21)、变幅板(24)和振动试验台(14)；所述振动试验台(14)通过所述支撑弹簧(20)与所述连接杆(21)相连；所述焊接工作台(13)固定于所述振动试验台(14)上；所述动圈(25)固定在所述连接杆(21)上，并处在中心磁极(26)与磁极板(29)的间隙中间；所述连接杆(21)与所述变幅板(24)连接，并处于所述变幅板(24)的中间；所述磁极板(29)与所述励磁线圈(23)连接，所述励磁线圈(23)通过电源线(18)与所述外接电源(19)相连；

所述外接电源(19)包括第一外接电源和第二外接电源；所述第一外接电源为直流电源，与所述励磁线圈(23)相连；所述第二外接电源为交流电源，与所述动圈( 25)相连；外接电源19)的第一外接电源向励磁线圈(23)中输入直流电流，使中心磁极(26) 在磁极板(29)的空气气隙中形成一个强大的磁场；同时外接电源(19)的第二外接电源向动圈(25)输入交变电流，产生激振力，变幅板(24)将激振力放大、汇聚，通过连接杆(21)作上下往复运动，并将所述往复运动传递至振动试验台(14)；励磁线圈(23)连接所述振动时效控制装置(17)的所述振动控制器；振动传感器(16)收集加工区域的振动信息，并实时将所述振动信息通过串口通信传输至所述振动时效控制装置(17)的所述振动控制器，实时控制工件振动幅度。

2.根据权利要求1所述的机械振动辅助减少气孔的高氮钢复合焊接装置，其特征在于，所述激光器发出的激光束是CO₂气体激光光束、Nd:YAG固体激光光束、半导体激光光束、碟片式激光光束或光纤激光光束中的任意一种激光束；复合焊接热源是激光-TIG复合焊接热源、激光-MIG复合焊接热源或激光-MAG复合焊接热源。

3.根据权利要求1所述的机械振动辅助减少气孔的高氮钢复合焊接装置，其特征在于，

所述振动时效控制装置所产生的激振力振幅为16-20μm、振动频率为40-80kHz。