[发明专利]激光-旋转电弧复合焊接系统及其复合焊接方法

说明书

一种激光‑旋转电弧复合焊接系统及其复合焊接方法，所述焊接系统包括用于产生激光束的激光焊接部和用于产生电弧的电弧焊接部；所述电弧焊接部包括可实现电弧旋转的TIG旋转电弧焊枪；所述TIG旋转电弧焊枪包括圆筒形外壳、位于圆筒形外壳内壁的齿圈、圆筒形外壳内部通过电动机驱动转动的主动齿轮、与所述主动齿轮和齿圈配合的从动齿轮；TIG旋转电弧焊枪的钨极与从动齿轮的中心连接，电动机驱动主动齿轮转动时，从动齿轮绕主动齿轮的转动带动钨极绕主动齿轮转动，从而形成旋转电弧；激光焊接部、电弧焊接部和电动机的控制端均与集成控制中心相连。该焊接系统及焊接方法，对装配间隙要求降低，可实现高反射材料的焊接。

技术领域

本发明涉及激光-旋转电弧复合焊接系统及其复合焊接方法，属于焊接技术领域。

背景技术

激光焊光束直径很细，对工件的装配间隙要求很严格，跟踪精度要求很高，且在尚未形成熔池时其热效率较低，因为在焊接时容易产生气孔、咬边等缺陷。为了消除或减少上述激光焊接的缺陷，在保持激光加工优点的基础上，提出了激光-电弧复合焊接技术。激光与电弧复合热源焊接的主要思想是有效利用电弧能量，在较小激光功率下获得较大的焊接熔深。这种方法综合了激光和电弧的优点，即将激光的高能量密度和电弧的较大加热区结合，同时通过激光与电弧的相互作用改善激光能量的耦合特性和电弧的稳定性。

但普通的激光电弧复合焊受空间位置限制，对工件装配要求较高，允许的装配间隙较小，跟踪精度要求较高，对复杂形状的焊缝效率较低，无法满足高质量高精度的焊接工艺要求。在焊接窄间隙焊缝时，容易形成侧壁未熔合缺陷。而且虽然激光-电弧复合焊接相对激光焊接技术来讲具有改善焊缝组织与性能的优势，但是焊接过程中，当填充材料进入熔池后，由于熔池的对流和搅拌，在窄而深的激光-电弧焊缝中合金元素的分布依然存在较大的不均匀性，造成焊缝不同部位的组织差异，进而影响焊接部位的机械性能，在使用中存在一定的质量隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光-旋转电弧复合焊接系统及其两种复合焊接方法。该焊接系统焊缝适应性强，对装配间隙要求降低，可实现高反射材料的焊接，焊缝成形美观、无气孔、未熔合等缺陷。

本发明实现其发明目的首先提供一种激光-旋转电弧复合焊接系统，包括用于产生激光束的激光焊接部和用于产生电弧的电弧焊接部，其结构特点是：所述电弧焊接部包括可实现电弧旋转的TIG旋转电弧焊枪；TIG旋转电弧焊枪包括圆筒形外壳、位于圆筒形外壳内壁的齿圈、圆筒形外壳内部通过电动机驱动转动的主动齿轮、与所述主动齿轮和齿圈配合的从动齿轮；所述TIG旋转电弧焊枪的钨极与从动齿轮的中心连接，电动机驱动主动齿轮转动时，从动齿轮绕主动齿轮的转动带动TIG旋转电弧焊枪的钨极绕主动齿轮转动，从而形成旋转电弧，所述激光焊接部、电弧焊接部和电动机的控制端均与集成控制中心相连。

进一步，本发明系统所述TIG旋转电弧焊枪的钨极与从动齿轮的中心连接的具体方式是：从动齿轮的中心处开有中心轴孔，用于固定钨极的钨极卡安装于从动齿轮中心上表面，TIG旋转电弧焊枪的钨极上端固定于钨极卡中，下端穿过从动齿轮的中心轴孔，对准焊件。钨极在绕主动齿轮转的同时，随着从动齿轮自传，钨极的导线通过电刷滑环与电弧焊机连接。

这样，可实现了钨极的稳定固定和旋转，而且在钨极绕主动齿轮转动的同时，钨极本身也会被从动齿轮带动自传，电弧自转可以使得电弧力和电弧热作用更均匀，弥补偶尔出现的磁偏吹，使得焊接过程更加稳定。

进一步，本发明系统所述TIG旋转电弧焊枪的圆筒形外壳侧壁为双层中空结构，与保护气体的气瓶相连接，焊接时用于输出保护气体。这样，可保证保护气体对焊接电弧及焊接部位的保护。