[实用新型]脉动负压激光增强型锁孔TIG焊接装置

说明书

本实用新型属于焊接设备技术领域，公开了一种脉动负压激光增强型锁孔TIG焊接装置，包括中空钨极、钨极夹、真空负压管、绝缘气管、激光器、激光器固定架、高透光玻璃、焊枪外体、导电体、隔离环、转接杆、转接头、导电杆绝缘套、气体转接头、真空负压接头、上、下绝缘体和气罩、上螺母、下端螺母、锁紧螺母、脉冲电磁阀门、真空负压表、压力储罐、抽气泵。本技术方案保证焊接过程的稳定性，改善锁孔TIG的焊接质量，使焊缝形状更为合理，焊接过程更加稳定，同时有效约束电弧形态，减小焊缝热影响区，增强电弧穿透力，电弧产生震荡作用，细化焊缝组织，配合激光增强作用，优化焊缝深宽比，焊缝成形更加美观，实现焊缝质量和焊接效率的提升与优化。

技术领域

本实用新型专利涉及焊接设备技术领域，尤其涉及脉动负压激光增强型锁孔TIG焊接装置。

背景技术

锁孔TIG(K-TIG)焊接技术是由澳大利亚政府联邦科学和工业研究组织(CSIRO)开发的一种高速的单程全熔透焊缝焊接技术，与传统TIG焊相比，通过对焊枪结构进行调整，实现对钨极的高速冷却，使得电弧能量和电弧压力显著增加，同时在焊接过程中可形成一个高度稳定、自我纠错的全熔透焊接小孔，形成与穿孔型等离子弧相似的穿孔型焊接，实现大厚部件的高质量焊接。通常厚度在16mm以下的材料(如铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢、钛合金、锆合金等)既不需要填丝也不需要开坡口，却能够以比传统 TIG焊接技术快100倍的速度进行焊接，实现单面焊接双面成型，生产效率较传统TIG焊大大提高。但在焊接厚板时，锁孔TIG由于电流较大且电弧形态与等离子弧相比较为舒展，使得热影响区范围较大，同时锁孔形状呈碗型，熔透区间很窄，实际应用过程中很难获得合适的参数，因此只能焊接液体表面张力系数比较高的金属，比如说钛合金，应用范围与实用性受到极大限制。

激光焊接技术是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。与传统的焊接方法相比，激光焊由于具有功率密度高、焊接速度快、热输入量小以及焊后变形小等显著优点，目前已在汽车制造、造船、航空航天、电子等工业领域得到了广泛的应用。但是激光焊接同时也存在焊接质量不稳定、材料对激光反射率高、接头性能差等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述技术问题，提供一种稳定的穿透力强的焊接装置。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：脉动负压激光增强型锁孔TIG焊接装置，包括中空钨极、夹持中空钨极的钨极夹、与中空钨极同轴连接的真空负压管和绝缘气管(中空钨极、真空负压管、绝缘气管与真空负压接头外表面的同轴度在3μm以下)、激光器、激光器固定架、设置在激光器与中空钨极中央空腔之间的高透光玻璃、焊枪外体、导电体、隔离环、转接杆、转接头、导电杆绝缘套、气体转接头、真空负压接头、起绝缘保护作用的上绝缘体、下绝缘体和气罩、起锁紧作用的上螺母、下端螺母、锁紧螺母、脉冲电磁阀门、真空压力表、压力储罐、抽气泵。

下绝缘体分别在与导电体和焊枪外体的接触面处开有凹槽，与它们之间形成两个水通道；下绝缘体连接冷却水进水管，焊枪外体连接冷却水出水口；两个水通道通过下绝缘体上开设的通孔相连通，通过冷却水在两个水通道之间的循环，对钨极和焊枪进行强制冷却。冷却水由转接头流入下绝缘体，通过下绝缘体的两个水通道分别流向导电体和焊枪外体，冷却水在下绝缘体与导电体之间水通道的流动冷却钨极，冷却水在下绝缘体与导电体之间水通道的流动冷却焊枪。

在绝缘气管上部设有真空负压接头，与绝缘气管、真空负压管及中空钨极相连，与脉冲电磁阀门、压力储罐和抽气泵共同作用达到脉动负压状态，有效约束电弧形态，减小焊缝热影响区，增强电弧穿透力，且脉动的负压状态可使电弧产生震荡作用，对熔池有搅拌的效果，细化焊缝组织，配合激光增强作用，优化焊缝深宽比，焊缝成形更加美观。

脉冲电磁阀门由脉冲信号发生器控制，脉动负压频率范围为0～1KHz。