[发明专利]一种窄间隙激光-电弧复合焊接气体保护装置及调节方法

说明书

本发明公开了一种窄间隙激光‑电弧复合焊接气体保护装置及调节方法，该装置包括主喷嘴组件与后置辅助气扁喷嘴组件；主喷嘴组件包括主喷嘴外筒与主喷嘴内筒；主喷嘴外筒采用子弹头形喷嘴结构，前端为具有平滑收敛曲线的圆锥形；后置辅助气扁喷嘴组件包括导气管快插、夹持块、辅助气连接杆和后置辅助气扁喷嘴。调节时，通过旋转主喷嘴内筒可使其沿焊枪轴线方向上下移动，松开夹持块可调节后置辅助气扁喷嘴沿平行于焊枪轴线的方向上下移动，最终实现在多层焊接过程中主喷嘴到工件表面高度，以及后置辅助气扁喷嘴到坡口底部距离的可伸缩调节。本发明结构紧凑、调节方便、可靠性高，可明显提高复合焊接调节效率，满足大厚度材料的高质量焊接。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种窄间隙激光-电弧复合焊接吹气装置，更具体是涉及一种用于窄间隙激光-电弧复合焊接的气体保护装置及调节方法。

背景技术

窄间隙焊接通常是指将厚度30mm以上的钢板，按小于板厚的间隙相对放置开坡口，再进行机械化或自动化弧焊的方法(板厚小于200mm时，间隙小于20mm；板厚超过200mm时，间隙小于30mm)。现有单纯电弧焊窄间隙焊接中采用的间隙大多在8-20mm，甚至更宽，焊接速度通常为0.2-0.3m/min。这种窄间隙焊接技术，虽然设备简单，成本较低，但由于焊接速度过低、焊接线能量仍然较大，因此在焊接变形量和焊接区域的组织性能上有待进一步改善。窄间隙激光-电弧复合焊接用于大厚度材料连接，是一种高效率、高质量、低成本的焊接技术。与窄间隙电弧焊接相比，具有如下优点：焊接速度更快、熔化深度更大、工艺稳定性更好，并且由于晶粒组织更为细化且热影响区更小，导致力学性能更加优越。在窄间隙电弧焊接的气体保护中，常采用扁形伸入式喷嘴机构。这种喷嘴呈扁矩形方管状，长/宽比较高、体积较大，只适用于单独电弧焊接。激光-电弧复合焊接由于激光的加入，气体保护装置及调节方法均需要重新设计。

申请号为201410085830.9、名称为“一种适用于大厚板窄间隙的激光电弧复合焊枪”的专利技术，将扁矩形方管状喷嘴与激光焊接头结合，用于窄间隙激光-电弧复合焊接。该装置为伸入式喷嘴机构，由于喷嘴装置体积较大，因此激光-电弧之间热源间距的可调节范围有限，对工艺参数优化具有一定影响。另外，坡口宽度最低只能压缩至11mm，焊接效率有待进一步提高。

申请号为201310501123.9、名称为“窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置及其调节方法”的专利技术，采用了一种螺纹带动的可伸缩喷嘴装置，用于旋转电弧窄间隙焊接。该装置为外置式喷嘴机构，不伸入坡口内部，喷嘴下端距工件上表面的距离为1-5mm，可调节高度有限。其次，喷嘴伸缩部分为柱状圆筒，不适用于窄间隙激光-电弧复合焊接，否则柱状喷嘴靠近工件表面一端会被激光烧熔、损坏。最后，该专利技术阐明，考虑到从喷嘴出气口喷出的保护气体，其层流长度范围有限(通常最大为35-40mm)，因此该装置适用的最大坡口深度为30mm。从可焊厚度而言，该装置还有待进一步完善。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种适用于窄间隙激光-电弧复合焊接、结构紧凑、调节方便、可焊厚度范围大、可靠性高的气体保护装置及调节方法，以提高窄间隙激光-电弧复合焊接的焊接效率、焊缝成形及接头质量。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种窄间隙激光-电弧复合焊接气体保护装置，其特征在于，该装置包括主喷嘴组件与后置辅助气扁喷嘴组件两大部分；所述主喷嘴组件包括主喷嘴外筒与主喷嘴内筒；主喷嘴外筒采用子弹头形喷嘴结构，前端为具有平滑收敛曲线的圆锥形；所述后置辅助气扁喷嘴组件包括导气管快插、夹持块、辅助气连接杆和后置辅助气扁喷嘴；