[发明专利]一种用于激光焊接焊缝增强的激光填粉装置和填粉方法

说明书

本发明公开了一种用于激光焊接焊缝增强的激光填粉装置和填粉方法，所述装置包括：固定台、设置于该固定台上的至少两个圆弧轨道、卡置在每个圆弧轨道中的送粉管道、与固定台连接的激光头；其中，所述送粉管道包括以套设的方式滑动连接的内管道和外管道，通过内管道和外管道的相对滑动能够改变送粉管道的出粉口与待焊接位置之间的竖直距离，所述送粉管道能够沿圆弧轨道移动和自转以改变出粉口的出粉角度。可以实现对送粉量、送粉位置和送粉角度的精确控制，解决了目前无法精准调整喷嘴与光束的相对位置，并且加工角度较为单一，工艺窗口较窄的技术问题。

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，更具体地，涉及一种用于激光焊接焊缝增强的激光填粉装置和填粉方法。

背景技术

激光和激光加工是一门发展迅速的高新技术，已成为发展新兴产业、改造传统制造业的关键技术之一。激光填粉焊接等激光增材制造技术在激光加工领域中发展迅速，日渐兴起，广泛应运于汽车、航空、航海等领域。目前在激光填粉焊接等激光一体化成型技术中，粉料的供给通常采用同步送粉法。同步送粉法是通过专门的送粉系统将供料直接送入激光束中，使供料和成型同步完成。送粉系统被看作同步送粉法中的一个重要环节，送粉喷嘴作为送粉系统中的关键组成部分成为当前的研究热点。如今运用广泛的送粉喷嘴主要分为光内送粉喷嘴、光外同轴送粉喷嘴、光外旁轴送粉喷嘴。其中光外旁轴送粉喷嘴因其操作简单而被广泛应用。然而此装置的缺点在于粉末利用率低、加工方向单一、粉末流聚中性不好、粉末流容易偏离加工方向、成型质量不易得到保障，并且实验前调试时间较长，无法实现精准送料。光外同轴送粉嘴实现了光束与粉末流的同步输出，然而所谓“同轴”只是多路旁轴送粉，其自由度较低、调试繁琐，在加工中倾斜的粉末流会导致加工精度降低。并且多粉末流的汇聚焦点难以稳定，导致熔道厚度发生变化。而近年来兴起的光内同轴送粉喷嘴解决了粉末流聚中性，倾斜送料等问题。但此方法仍然无法精准调整喷嘴与光束的相对位置，并且加工角度较为单一，工艺窗口较窄。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于激光焊接焊缝增强的激光填粉装置和填粉方法，其目的在于设置至少两个送粉管道，同时改变送粉管道的出粉口与待焊接位置之间的竖直距离，并改变出粉口的出粉角度，由此解决目前无法精准调整喷嘴与光束的相对位置，并且加工角度较为单一，工艺窗口较窄的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于激光焊接焊缝增强的激光填粉装置，包括：固定台、设置于该固定台上的至少两个圆弧轨道、卡置在每个圆弧轨道中的送粉管道、与固定台连接的激光头；其中，所述送粉管道包括以套设的方式滑动连接的内管道和外管道，通过内管道和外管道的相对滑动能够改变送粉管道的出粉口与待焊接位置之间的竖直距离，所述送粉管道能够沿圆弧轨道移动和自转以改变出粉口的出粉角度。

优选地，所述至少两个圆弧轨道设置在同一个圆的弧线上，所述激光头连接于该圆的圆心处。

优选地，在同一个圆的弧线上对称设置两个圆弧轨道，该两个圆弧轨道之间的最小距离为2-2.5cm。

优选地，所述两个圆弧轨道为具有两条平行弧边的贯通凹槽，所述外管道卡置于该凹槽中，所述两条平行弧边所在的圆的直径分别为12-13cm、16-17cm。

优选地，所述内管道的外径与所述外管道的内径相配合，所述内管道的一端与所述外管道一端套设连接，所述内管道的另一端连通球部，在该球部周向均匀连接至少两个出粉管道，所述至少两个出粉管道的管径不同。

优选地，所述出粉管道为3个，该3个出粉管道的管径分别为0.5mm、1mm、2mm。

优选地，所述装置还包括：与送粉管道连接的第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机，以及与所述第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机电气连接的控制器；所述第一驱动电机用于驱动所述内管道进入或伸出外管道以实现二者的相对滑动，所述第二驱动电机用于驱动所述送粉管道沿圆弧轨道移动，所述第三驱动电机用于驱动所述球部进行自转。