[发明专利]一种激光双电弧复合焊接系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接系统，更具体地说，涉及一种激光双电弧复合焊接系统。

背景技术

激光作为一种特殊的热源，同传统的焊接热源相比，具有自身独到的特点。经过聚焦，激光束可达到极高的功率密度，可以熔化甚至汽化高熔点的金属，因此可用于特殊材料的精密焊接。由于激光束能量集中，焊接过程中输入的线能量小，因此热变形和焊接热影响区就很小，从而可以适当提高焊接速度，生产效率得到大大提高。20世纪70年代英国帝国大学的W.M.Steen首次采用电弧焊辅助激光进行焊接，提出了激光-电弧复合焊接技术的概念。其主要思想是将激光和电弧这两种性质完全不同的热源叠加在一起，形成了一种全新的热源，同时作用在焊接部位进行焊接。目前，激光复合焊接工艺的大多是关于激光与单电源复合，研究基本集中在激光与不同性质热源的配合研究，如激光-TIG、激光-等离子热源、激光-MIG等。

双丝(双弧)焊是多丝多弧焊接工艺的基础。在国内外已经开展了广泛的研究。早在1948年，为了提高生产效率，就有人开始研究双丝埋弧焊技术，并且该项技术很快为人们所接受，并出现了多种双丝埋弧焊方法，如纵列式、横列双丝串联式、横列双丝并联式等，近十年，双丝(多丝)气保焊技术更是得到了迅速的发展。

由于激光复合焊接本身具有熔深深、成形好、同时焊缝组织性能优异等优点，双丝焊接在高效、高速焊接方面亦具有相当优势，但是，它们也都具有自身的局限性：双丝焊最常用的是串列双丝焊的形式，但是这种方法虽然提高了焊接的熔敷率和焊接速度，但是并没能起到加大熔深的作用；激光电弧复合焊接时，两者的焊接速度存在不匹配的情况，同时如何控制两电弧之间作用力的大小，这都将严重影响激光电弧复合热源焊接的质量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的现有技术中的不足，提供一种激光双电弧复合焊接系统，既能集中双丝脉冲焊接和激光电弧焊接各自的优点，有效充分利用系统的能量，提高焊接熔敷效率和焊接速度，又能够获得良好的焊接质量。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种激光双电弧复合焊接系统，包括第一焊枪、第二焊枪、激光源、第一焊机、第二焊机，其中：

第一焊机，用于向第一焊枪输出电信号；

第二焊机，用于向第二焊枪输出电信号；

激光器，用于产生激光束；

第一焊枪、第二焊枪和激光束在XOZ平面、YOZ平面和YOX平面的投影位置关系如下：

(1)在XOZ平面中，第一焊枪(即焊枪1)与Z方向的夹角α范围为0°～30°，第二焊枪(即焊枪2)与Z方向的夹角β范围为0°～45°；沿X轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与激光束中心线的距离R1为2～6mm，第二焊枪在工件上的作用点与激光束中心线的距离R2为0～2mm

(2)在YOZ平面中，第一焊枪(即焊枪1)与Z方向的夹角δ范围为0°～15°，第二焊枪(即焊枪2)与Z方向的夹角γ范围为0°～20°；沿Y轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与激光束中心线的距离Q2为2～5mm，第二焊枪在工件上的作用点与激光束中心线的距离Q1为0～2mm

(3)在YOX平面中，第一、二焊枪在工件上的作用点和激光束在工件上的作用点在一条直线上，第一焊枪的投影与X方向的夹角和第二焊枪的投影与X方向的夹角θ相等，均为0°～30°。

上述位置参数优选如下：

(1)在XOZ平面中，第一焊枪(即焊枪1)与Z方向的夹角α范围为10°～20°，第二焊枪(即焊枪2)与Z方向的夹角β范围为15°～30°；沿X轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与激光束中心线的距离R1为2～5mm，第二焊枪在工件上的作用点与激光束中心线的距离R2为1～2mm

(2)在YOZ平面中，第一焊枪(即焊枪1)与Z方向的夹角δ范围为0°～15°，第二焊枪(即焊枪2)与Z方向的夹角γ范围为10°～20°；沿Y轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与激光束中心线的距离Q2为3～5mm，第二焊枪在工件上的作用点与激光束中心线的距离Q1为1～2mm

(3)在YOX平面中，第一、二焊枪在工件上的作用点和激光束在工件上的作用点在一条直线上，第一焊枪的投影与X方向的夹角和第二焊枪的投影与X方向的夹角θ相等，均为10°～30°。