[发明专利]可变焦激光焊接设备及其吹气保护装置、吹气保护方法

说明书

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，尤其涉及一种可变焦激光焊接的吹气保护装置、吹气保护方法及具有该吹气保护装置的可变焦激光焊接设备。

背景技术

激光焊接技术由于具有高效率、性能优越的优点，故而得到了越来越广泛地应用。激光焊接时会产生的大量烟尘和等离子体，而由于烟尘和等离子体对入射激光有吸收、折射和散射的作用，故，烟尘和等离子体削弱了激光投射到工件表面上的能量，甚至会扩大激光束的光斑，从而会使得工件的焊接质量、焊接效率均会有所下降。

为了避免烟尘和等离子体削弱激光投射到工件表面上的能量，相关技术人员提出了在激光焊接过程中同时对焊缝吹保护气体的方式进行吹散焊缝处的烟尘和等离子体，该方案一般通过在激光焦点旁加装集中吹气管的方式实现，且保护气体一般设为惰性气体。这种吹保护气体的方案，在激光焦点固定且短焦距焊接技术中易于实现，并能取得较好的焊接效果；而却难以应用于激光远程、可变焦（激光焦距、焦点可变）焊接（如激光振镜远程焊接头和可变焦距焊接头的焊接）技术中，其主要原因是：在激光远程、可变焦焊接中，焦点或焦距不是固定的，焦点在轴向或三维空间内是可变的，故保护气喷射口位置难以跟随激光焦点位置的变化。

因此，现有激光远焦距焊接技术中，激光振镜远程焊接头和可变焦距焊接头上一般没有设置对焊缝的保护气系统，这样，焊接过程中完全没有吹气系统，其激光焊接质量和焊接效率均很低。而为了减小激光远焦距、可变焦焊接技术中烟尘和等离子体对激光投射能量的削弱程度，相关技术人员提出了在工件的夹持工装结构上安装专用的吹气系统的技术方案，这种在夹持工装结构上安装专用的吹气系统的技术方案在结构比较简单的工件焊接中易于实现，并可取得较好的焊接效果，但是，这种在工件的夹持工装结构上加装的专用吹气系统的灵活性很低，且不利于在具有复杂表面结构的钣金类工件的工装结构上安装。

随着激光远焦距、可变焦焊接技术在汽车白车身等大型板材的焊接领域中越来越广泛地应用，激光远焦距、可变焦焊接过程中烟尘和等离子体对激光焊接质量和效率的影响日益凸显，尤其是在汽车白车身大量采用镀锌钢板焊接而成后，镀锌钢板焊接过程中产生的烟尘及等离子体飞扬现象更为严重，这样，使得激光远焦距、可变焦焊接技术中完全没有吹气系统的焊接工艺容易出现焊接缺陷，进而使得焊接工件的不良品率大大提升。同时，由于汽车白车身钣金的形状怪异，故，在每套汽车白车身钣金的工装结构上加装一套专用的吹气系统，会使得吹气系统的结构很复杂，且在每套汽车白车身钣金的工装结构上加装一套专用的吹气系统还具有成本高、可操作性低的缺陷，因此，在具有复杂表面结构的汽车白车身等钣金类工件的夹持工装结构上加装吹气系统，在具体应用中难以实现。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种可变焦激光焊接的吹气保护装置、吹气保护方法及具有该吹气保护装置的可变焦激光焊接设备，其旨在解决现有激光可变焦焊接技术应用于具有复杂表面结构的汽车白车身等钣金类工件时产生的烟尘和等离子体对激光焊接质量、焊接效率影响大的技术问题。

本发明的技术方案是：一种可变焦激光焊接的吹气保护装置，设于可变焦激光焊接头之聚焦镜头所在侧以用于抑制远程激光焊接过程中烟尘和等离子体向可变焦激光焊接头所在侧飞扬，其包括用于与可变焦激光焊接头连接的连接支架、安装于所述连接支架上的排气管件和用于向所述排气管件内输送气体的供气组件，所述排气管件具有中空内腔、进气口和若干排气孔，所述进气口与所述供气组件连接，所述若干排气孔设于所述排气管件之背对所述聚焦镜头的壁面上。

优选地，所述进气口设有两个，且两所述进气口并联连接于所述供气组件的一端。

作为排气管件的第一具体实施方案，所述排气管件包括首尾两端相互接合的封闭式环状管体和一端穿设于所述封闭式环状管体上、另一端为开口端的进气管，所述进气管的所述开口端为所述进气口，所述若干排气孔分布于所述封闭式环状管体之背对所述聚焦镜头的壁面上。

作为排气管件的第二具体实施方案，所述排气管件包括敞开式环状管体，所述敞开式环状管体由一根管体弯折环绕而成，且该管体的首尾两端弯折为两并排设置的直管状，所述管体的首尾两端均具有朝远离所述敞开式环状管体之中心向外延伸的开口端，所述开口端为所述进气口，所述若干排气孔分布于所述敞开式环状管体之背对所述聚焦镜头的壁面上。