[发明专利]一种激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置及方法

权利要求书

1.一种激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置，其特征在于，包括：送丝机、热丝电源以及待焊件；

所述送丝机包括送丝枪、焊丝，所述送丝枪内设置焊丝；

所述热丝电源的正极与所述送丝枪连接，所述热丝电源的负极与所述待焊件连接；

所述热丝电源、所述送丝枪、所述待焊件之间构成一个闭合回路。

2.根据权利要求1所述的激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置还包括同轴光纤激光器；

所述同轴光纤激光器包括激光发射器和环形聚焦镜，所述激光发射器发射激光束照射到环形聚焦镜上形成中空环形激光；

所述环形聚焦镜内设置有送粉管，所述送粉管与送粉器连接，所述环形聚焦镜的底部为同轴送粉喷嘴，所述送粉管与所述送粉喷嘴连接，粉末通过送粉管和送粉喷嘴形成向下喷射的粉末束流；

所述焊丝、所述粉末束流、所述中空环形激光汇集到待焊件上一点。

3.根据权利要求2所述的激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置，其特征在于，所述送丝机还包括导电嘴以及主机；

所述主机与所述热丝电源连接，以用于驱动所述送丝枪送丝；

所述送丝枪的一端与主机连接，所述送丝枪的另一端安装有导电嘴。

4.根据权利要求3所述的激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置，其特征在于，所述同轴光纤激光器的侧壁设置有连接组件；

所述连接组件一端安装在所述同轴光纤激光器的侧壁，另一端与所述送丝枪相固接；

所述环形聚焦镜的底部设置有保护气体喷管，所述保护气体喷管用于喷射Ar气或者He气中的一种。

5.根据权利要求4所述的激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置还包括步进电机；

所述步进电机与工装夹具连接，所述工装夹具上固定待焊件；

所述步进电机驱动工装夹具移动，以用于控制待焊件的焊接速度。

6.根据权利要求5所述的激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置，其特征在于，所述激光束与所述送丝枪的夹角为25～55°。

7.一种激光同轴送粉和热丝耦合的新型焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)焊接前，对待焊件表面打磨并用酒精丙酮清洗，然后将其固定在工装夹具上；

(2)将中空环形激光和焊丝共同作用到被焊区域上，并设置几何参数；

(3)设置激光同轴送粉和热丝耦合的焊接参数；

(4)启动同轴光纤激光器控制开关，通入保护气体，打开热丝电源1.0～2.0s后，打开送丝机送给焊丝，同时启动送粉器，打开激光发射器发射激光束，启动步进电机驱动工装夹具沿着焊缝方向移动待焊件，焊丝、粉末束流以及中空环形激光同时作用到待焊件上进行焊接；

(5)步进电机停止转动，关闭送粉器和送丝机，关闭激光器，关闭直流热丝电源，最后关闭保护气体，完成激光同轴送粉和热丝耦合的焊接。

8.根据权利要求7所述的激光同轴送粉和热丝耦合的新型焊接方法，其特征在于，步骤(2)中，所述激光束的光斑直径为1～3mm，所述激光束的离焦量为-3～+3mm。

9.根据权利要求7所述的激光同轴送粉和热丝耦合的新型焊接方法，其特征在于，步骤(3)中，激光功率为800～3000W，焊接速度为50～200mm/min，送丝速度为50～300mm/min，保护气体为惰性气体Ar气或者He气中的一种，所述惰性气体的流量为10～30L/min。

10.根据权利要求7所述的激光同轴送粉和热丝耦合的新型焊接方法，其特征在于，步骤(4)中，所述中空环形激光在焊接时倾斜5°～10°，指向待焊部位。