[实用新型]一种激光-搅拌复合深熔焊接厚板系统

说明书

本实用新型公开一种激光‑搅拌复合深熔焊接厚板系统，其特征在于：包括激光发生器经传输光纤连接到安装于焊接机械手的激光焊接头，直线电机固定在激光焊接头上，旋转电机通过联轴器与搅拌针相连，再通过连接板固定在直线电机上，激光焊接头、搅拌针沿焊接方向前后成列设置；保护气喷嘴固定在激光焊接头上，对准激光焊接头焊接的区域，温度传感器固定置于工件底部下方，与计算机相连，用于实时采集工件背面温度；激光‑搅拌复合深熔焊接厚板系统还包括机械手控制系统，机械手控制系统能控制直线电机和旋转电机，使得搅拌针上下移动和旋转，搅拌针与保护气体喷管均和激光焊接头相连。

技术领域

本实用新型涉及一种激光焊接领域，尤其涉及一种激光-搅拌复合深熔焊接厚板系统。

背景技术

激光焊接是激光加工技术中应用最广泛的先进工艺之一，具有焊接热输入小、焊缝深宽比大、速度快、焊缝变形小残余应力低、焊接精度和强度高、无需填料、易于实现自动化等突出优点，已经在汽车、造船、核电、管道等国民经济重要行业领域中得到应用。

随着近来超高功率高亮度激光的研制成功，使得采用激光单道焊接厚板成为可能。激光深熔焊接类似于电子束焊接，存在小孔效应，焊接小孔沿着焊接方向不断推移，熔化前沿的熔融金属沿着小孔前壁向下流动，且绕过小孔向后流动，从而获得大深宽比的焊缝。然而激光自熔焊接大厚度平焊接头，焊接工艺参数范围极窄，易形成塌陷和底部焊瘤，即所谓的“透则漏”的问题！其根本原因在于小孔内壁皱褶/台阶诱导的小孔内能量耦合的不均匀导致的局部蒸发蒸汽反冲压力驱动的熔融金属高速流动。“PA position fullpenetration high power laser beam welding of up to 30mm thick AlMg3platesusing electromagnetic weld pool support”， science and technology of weldingand joining 2012(17)，(“采用电磁熔池辅助系统高功率激光穿透焊接水平位置30mm厚AlMg3板”，《焊接与连接科学技术》2012(17))文中指出在平焊厚板试件下方设置电磁场，产生向上的洛伦兹力来克服重力，进而抑制重力作用下的熔池下掉。然而熔池重力对熔池塌陷和下掉只是一个较小的影响因素。

在2012年6月13日公开的，公开号为“CN102489830A”，发明名称为“大型罐体单面焊接双面成型方法及焊缝成型衬垫”的发明专利公开了一种大型罐体衬垫焊方法及衬垫，其解决了大型罐体单面焊接双面成型的问题，但是该技术方案仍旧存在以下问题、为了获得较好的成形，必须在衬垫上开始足够大的焊缝成形槽，从而底部焊缝很宽。

在2015年7月8日公开的，公开号为“CN 103418917 B”，发明名称为“一种激光与熔融金属复合焊接板材的方法”的发明专利公开了一种激光与熔融金属复合焊接板材的方法，其解决了激光焊接厚板平焊接头焊缝塌陷和下掉的问题，但是该技术方案仍旧存在以下问题、该方法提出的在焊缝底部同步喷射熔融金属的工艺措施，使得整个焊接装置的结构和控制变得复杂，焊前设备调试时间较长。

发明内容

本实用新型针对高功率激光自熔穿透焊接厚板(>16mm)平焊接头成形过程中，易出现塌陷与底部焊瘤等问题，提供一种激光-搅拌复合深熔焊接厚板的系统，具有良好的焊接效果，且工艺简单、易于实现自动化。

本实用新型提供一种激光-搅拌复合深熔焊接厚板的系统，包括如下步骤。

步骤1、提供需要焊接的第一工件与第二工件，第一工件与第二工件均为不锈钢板。

步骤2、将第一工件和第二工件准确对接与夹紧。

步骤3、提供激光-搅拌复合焊接系统，激光-搅拌复合焊接系统具有激光焊接头、搅拌针，激光焊接头、搅拌针沿焊接方向前后成列设置。

步骤4、启动激光-搅拌复合焊接系统，激光束垂直辐射工件上表面，激光束聚焦光斑大小平均分布在第一工件和第二工件上。