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专利号: 2018112014821
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的方法,其特征在于:在激光焊接时,施加交变磁场与恒定电场共同作用于焊接熔池,并且磁场作用于熔池处的磁力线始终垂直于焊接方向,电场的方向平行于激光束的方向。

2.根据权利要求1所述的一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的方法,其特征在于:磁场强度最大区域始终作用于焊接熔池,磁场强度为0~70mT,交变磁场的磁场旋转速度为0~600r/min,电场电压为0~60V。

3.根据权利要求1所述的一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的方法,其特征在于:激光功率P=1500W,焊接速度V=600mm/min,采用氦气和氩气的混合气体作为保护气体,保护气流量:氦气流量为f1=10L/min,氩气流量为f1=15L/min,离焦量△f=0mm。

4.一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置,其特征在于:包括CO2激光器(1)、激光反射系统(2)、机床运动系统(3)、机床数控操作系统(4)、编码器(5)、定位夹紧工装(6)、电-磁调节装置(7)、气动阀手动开关(8)、氦气和氩气气瓶(9)、电源(10);CO2激光器(1)发出的激光束经过激光反射系统(2),并通过焊接激光头将激光束聚焦于工件上表面,机床数控操作系统(4)控制机床运动系统(3)的运动,电磁调节装置(7)安装在机床运动系统(3)的主轴上,编码器(5)控制安装在机床运动系统(3)主轴上的直驱电机的转速,定位夹紧工装(6)安装在机床运动系统(3)的机床工作台面上,气动阀手动开关(8)通过气路连接于定位夹紧工装(6)的旋转气缸上,从而控制定位夹紧工装(6)的工作状态,氦气和氩气气瓶(9)连接于激光焊接头上,从而保护焊接熔池,电源(10)两极分别连接于焊接激光头和定位夹紧工装(6)的电场发生底板上,从而产生可作用于焊接熔池的电场,并通过电源(10)输出的电压控制电场强度的大小。

5.根据权利要求4所述一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置,其特征在于:电磁调节装置(7)包括:磁场调节装置、电场调节装置,磁场调节装置包括:直驱电机(26)、磁场调节盘(11)、钕铁硼永磁铁、钕铁硼永磁铁固定外壳(12),其中,利用钕铁硼永磁铁固定外壳(12)将钕铁硼永磁铁包裹,其次将钕铁硼永磁铁固定外壳(12)同钕铁硼永磁铁一起紧固在磁场调节盘(11)上,其次将磁场调节盘(11)紧固在直驱电机(26)上,然后在利用定位销和内六角螺钉将直驱电机(26)紧固与机床运动系统(2)的主轴上;电场调节装置包括:焊接激光头(25)、绝缘套(27)、电源(10)、电场发生底板(24)、绝缘垫块(15);定位装夹工装包括:底板(20)、支撑柱(22)、回转气缸(23)、电场发生底板(24)、绝缘衬套(15)、压块(13)、工件压块(17),其中,将支撑柱(22)和回转气缸(23)装配在底板(20)上,其次将绝缘衬套(15)装配在电场发生底板(24)上,然后将它们一起装配在支撑柱(22)上,然后将压块(13)装配在回转气缸(23)的活塞杆上,将工件压块(17)装在压块(13)上。

6.根据权利要求4所述一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置,其特征在于:所述磁场调节装置包括磁场调节盘(11)、直驱电机(26)、钕铁硼永磁铁和永磁铁固定外壳(12),所述磁场调节盘(11)采用定位销和内六角螺钉直接锁紧在直驱电机(26)转子外壳上,磁场调节盘(11)上加工有刻度尺和T型槽分别用于磁场强度的调节和紧固钕铁硼永磁铁;所述钕铁硼永磁铁固定外壳(12)由坡莫合金加工制成,所述钕铁硼永磁铁被钕铁硼永磁铁固定外壳(12)包裹并紧固在磁场调节盘(11)上。

7.根据权利要求5所述一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置,其特征在于:所述电场调节装置包括:焊接激光头(25)、绝缘套(27)、电源(10)、电场发生底板(24)、绝缘垫块(15),所述焊接激光头(25)与绝缘套(27),绝缘套(27)与直驱电机(26)的法兰盘形成螺纹连接,并且焊接激光头(25)、直驱电机(26)的法兰盘、绝缘套(27)装配在一起时,必须保证通导线的通孔同轴;导线依次穿过所述焊接激光头(25)、绝缘套(27)、直驱电机(26)的法兰盘,导线的一端被钎焊在焊接激光头(25)上,一端接于电源(10)一极,电源(10)的另一极连接在电场发生底板(24)上或者工件(16)上。

8.根据权利要求4所述一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置,其特征在于:所述工件(16)与电场发生底板(24)中间有一绝缘垫块(15),是为了保证电流不导入焊接工件(16),并在在电场发生底板(24)与焊接激光头(25)之间产生匀强电场,作用于焊接熔池。

9.根据权利要求4所述一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置,其特征在于:所述定位装夹工装包括底板(20)、支撑柱(22)、回转气缸(23)、压块(13)、绝缘衬套(14)、电场发生底板(24),并满足装配要求:所述支撑柱(22)被固定在底板(20)上,采用定位销和内六角螺钉将所述回转气缸(23)紧固在底板(20)上,并与外接气路中的气动阀手动(8)开关相连接,自动化生产中可采用电-磁阀控制气路的通断,控制回转气缸(23)的工作状态。所述压块(13)安装在回转气缸(23)的活塞杆上;所述绝缘衬套(14)和电场发生底板(24)通过过盈配合装配在一起,所述绝缘衬套(14)与回转气缸(23)活塞杆间隙配合,将所述电场发生底板(24)通过内六角螺钉固定在支撑柱(22)上,并保证电场发生底板(24)与回转气缸(23)存在大于0.5mm的间隙。

10.根据权利要求4所述一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置,其特征在于:所述底板(20)、支撑柱(22)的材质为亚克力,绝缘套(27)为电木,绝缘衬套(14)及绝缘垫块(15)为大理石,为保证上述零部件的绝缘和耐高温性能;采用所述压板(18)、压板支撑块(19)、内六角螺钉以及T型螺母将定位装夹工装固定在机床工作台(21)上。