[发明专利]一种激光焊接气体保护系统及安装方法

说明书

本发明提供了一种激光焊接气体保护系统及安装方法，包括激光焊接系统和气体保护系统，所述气体保护系统安装在激光焊接系统上；所述激光焊接系统包括焊接头；所述气体保护系统包括气源和喷嘴，所述喷嘴在待焊接件呈相对设置的两侧均设置有一个，两个所述喷嘴均正对待焊接件，两个所述喷嘴与气源之间均连通有气管，两个所述喷嘴与焊接头之间均连接有柔性管，任一所述喷嘴上的气管和柔性管均连通；两个所述喷嘴均包括喇叭形扁嘴出气口。通过两个相对设置的喷嘴，实现了激光焊接焊缝的正面和背面的同步保护，从而有助于提高保护系统的适用性，且有助于提高对待焊接件的保护效果。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体地，涉及一种激光焊接气体保护系统及安装方法。

背景技术

激光焊接作为一种精密、高效、快速的焊接方法，在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。激光焊接分热导焊和深熔焊两种模式，其中，深熔焊发生了材料熔化、气化和等离子化，并有小孔效应，焊缝深宽比大，是激光焊接工业应用的主要方法。

深熔焊中，小孔内充满因高温蒸汽部分电离而成的等离子体，小孔的出口上方也形成一定范围的等离子体云，等离子体云会通过逆韧致吸收和折射对激光束产生屏蔽效应，影响激光束与金属工件的耦合，导致大量的光能量损耗，从而影响焊接熔深和焊接过程稳定性，需要吹除。另一方面，如果没有保护，空气会污染激光焊接的熔池成分，并极大的降低焊缝的力学性能；有些高活性金属例如钛合金，从250℃开始吸氧，从400℃开始吸氢，从600℃开始吸氮，不仅焊接熔池会被空气污染而降低性能，熔池凝固后处于高温状态时，还会受到空气污染导致表面组织脆化，接头力学性能恶化。

现有公开号为CN104588882B的中国专利，公开了一种一种具有惰性气体保护系统的激光焊接机，包括激光焊接系统和惰性气体供气系统以及惰性气体保护系统，其中，所述惰性气体保护系统包括连接机构、气体转接头、可柔性弯折的塑料管和不锈钢钢管；所述不锈钢钢管的一端为规则圆形与所述可柔性弯折的塑料管相连，另一端为自由端，所述自由端开设有30°坡口，坡口一端钻有直径为10mm通孔用于所述激光光束的通过。

发明人认为现有技术中的惰性气体保护系统对非平面焊缝，尤其是角焊缝结构的适应性差，且难以对焊缝背面进行有效的保护，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种激光焊接气体保护系统及安装方法。

根据本发明提供的一种激光焊接气体保护系统,包括激光焊接系统和气体保护系统，所述气体保护系统安装在激光焊接系统上；所述激光焊接系统包括焊接头；所述气体保护系统包括气源和喷嘴，所述喷嘴在待焊接件呈相对设置的两侧均设置有一个，两个所述喷嘴均正对待焊接件，两个所述喷嘴与气源之间均连通有气管，两个所述喷嘴与焊接头之间均连接有柔性管，任一所述喷嘴上的气管和柔性管均连通；两个所述喷嘴均包括喇叭形扁嘴出气口。

优选地，所述气体保护系统还包括支撑结构和转接头，所述支撑结构和转接头二者均与喷嘴呈对应设置，所述支撑结构固定连接转接头和焊接头，所述转接头连通气管和柔性管。

优选地，所述气体保护系统还包括绝热过渡管，所述绝热过渡管安装在柔性管和喷嘴之间。

优选地，两个所述喷嘴和焊接头喷出的激光束的中心线共面，两个所述喷嘴上边缘和焊接头喷出的激光束的距离不超过10mm，且两个所述喷嘴的位置相对于待焊接件呈对称设置。

优选地，所述喷嘴的喇叭型开口角度在30°至120°之间。

优选地，所述喷嘴出气口截面面积在150平方毫米至1500平方毫米之间。

优选地，所述气源包括氩气、氦气以及氩气和氦气的混合气。

优选地，与所述焊接头位于待焊接件同一侧的喷嘴的气流量在20L/min-50L/min之间，另一所述喷嘴的气流量在10L/min-20L/min之间。