专利名称：一种yag激光焊平焊接头气体保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于YAG激光焊平焊接头的气体保护装置，它涉及对现有装置结构上的改进与性能上的提高。
在高强铝合金、铝锂合金及钛合金Nd3+:YAG激光焊接过程中，要得到稳定的小孔焊接，必须诱导出小孔，同时对等离子体加以适当的控制，这与保护气体流动状态关系很大。保护气体的流动应维持在层流状态。Mg的蒸发是铝合金激光焊接中的一个主要问题。为了诱导并维持小孔，减少Mg的损失，主要要考虑保护装置的几何形状、喷嘴直径、气体的压力和流动速率。这对焊接过程的稳定性有很大影响。一方面由于有色金属的化学活性高，极易受到周围环境的污染，因此必须对焊接高温区进行严格的保护，另一方面激光致等离子体的存在不仅对激光能量的传输具有严重的不利影响，降低激光能量有效利用率，影响焊接匙孔的稳定性，而且对各保护气路产生严重的干扰，致使保护效果变差，因此必须对其进行有效控制。
在一定程度上讲，焊接钛合金对气体保护的要求比焊接铝合金的更高，因为钛及钛合金具有较强的气体吸收能力，纯钛在250℃左右开始吸氢，600℃开始吸氮。由于钛合金激光焊接时接头区域的温度远远高于600℃，所以在没有保护措施的情况下，空气中的有害污染物就极易侵入焊接区，从而造成接头脆化，产生气孔，并大幅度降低材料韧性。因此，钛合金的激光焊接通常采用惰性气体保护方法。钛合金板材激光焊接时，应从三个方面对焊接区域进行气体保护，即激光加热处、焊缝后部高温区及焊缝背面。在机器人激光焊接系统中，常常采用侧吹惰性气体保护熔池的方法，侧吹气保护的范围较小，由于现有的气体保护装置没有垂直方向上的轴向或环向保护气体装置，沿垂直焊缝方向的宽度不够，且激光扫描后，熔池尚未冷却的部分得不到保护，容易被氧化。
本实用新型的目的正是针对现有装置的不足，研究开发了具有环向气保护熔池的Nd:YAG激光激光平焊气体保护装置。本装置配合焊接夹具和激光焊接头可以实现对焊接高温区进行有效的全方位防护，提高激光能量的有效利用率和焊接过程的稳定性。特别适用于高强铝合金、铝锂合金及钛合金的YAG激光平焊焊接。
本实用新型的目的是通过以下措施来实现的该种YAG激光焊平焊接头气体保护装置，它安装在加工头的下方，其结构设计特征在于，在加工头的下端安装一锥形的嘴口外环，锥形嘴口外环的顶端为一开口，在锥形嘴口外环的内侧同样安装一锥形、中空的嘴口内环与其贴合，嘴口内环的顶端为一环状的喷口并与开口平齐，嘴口内环的上部的腔体连通一穿过嘴口外环的通气管，嘴口内环的喷口的直径L为4～10mm。另外，为了保护激光器，在加工头的的上部设置有一气帘，在气帘的上部设置有一防护玻璃。
附图的图面说明如下
图1为本实用新型装置的结构示意图以下将结合附图和实施例对本实用新型装置作进一步地详述参见附
图1所示，该种YAG激光焊平焊接头气体保护装置，它安装在加工头1的下方，其结构设计特征在于，在加工头1的下端安装一锥形的嘴口外环2，锥形嘴口外环2的顶端为一开口7，在锥形嘴口外环2的内侧同样安装一锥形、中空的嘴口内环3与其贴合，嘴口内环3的顶端为一环状的喷口8并与开口7平齐，嘴口内环3的上部的腔体连通一穿过嘴口外环2的通气管4，嘴口内环3的喷口8的直径L为4、6或8mm。另外，为了保护激光器，在加工头1的的上部设置有一气帘5，在气帘5的上部设置有一防护玻璃6。由于本气体保护装置上与激光聚焦镜相连，聚焦镜价格昂贵，为了保护该元件，在其下方设置了一个防护玻璃6，为价格低廉的易损件。每当防护玻璃损坏后，就换一块新玻璃。在激光焊接铝合金等材料时，容易产生飞溅而污染防护玻璃，为了减轻飞溅对玻璃的污染，在防护玻璃6的下方设计了一个压缩空气气帘5，在焊接过程中吹8大气压左右的压缩空气，将飞溅吹离防护玻璃，从而达到减轻对玻璃的污染的目的。
使用该种YAG激光焊平焊接头气体保护装置，在高强铝合金、铝锂合金及钛合金Nd3+:YAG激光平焊过程中，通过该种轴向环状气体的保护措施，实现了对焊接高温区的保护和激光致等离子体的控制。大大地提高了焊接质量。
本实用新型装置的优点是，通过配合焊接夹具和激光焊接头可以实现对焊接高温区进行有效的全方位防护，提高激光能量的有效利用率和焊接过程的稳定性。特别适用于高强铝合金、铝锂合金及钛合金的YAG激光平焊焊接。
权利要求1.一种YAG激光焊平焊接头气体保护装置，该装置安装在加工头(1)的下方，其特征在于在加工头(1)的下端安装一锥形的嘴口外环(2)，锥形嘴口外环(2)的顶端为一开口(7)，在锥形嘴口外环(2)的内侧同样安装一锥形、中空的嘴口内环(3)与其贴合，嘴口内环(3)的顶端为一环状的喷口(8)并与开口(7)平齐，嘴口内环(3)的上部的腔体连通一穿过嘴口外环(2)的通气管(4)，嘴口内环(3)的喷口(8)的直径L为4～10mm。
2.根据权利要求1所述的YAG激光焊平焊接头气体保护装置，其特征在于在加工头(1)的的上部设置有一气帘(5)，在气帘(5)的上部设置有一防护玻璃(6)
3.根据权利要求1所述的YAG激光焊平焊接头气体保护装置，其特征在于嘴口内环(3)的喷口(8)的直径L为4、6或8mm。
专利摘要本实用新型是一种用于YAG激光焊平焊接头的气体保护装置，它安装在加工头的下方，其结构设计特征在于，在加工头的下端安装一锥形的嘴口外环，锥形嘴口外环的顶端为一开口，在锥形嘴口外环的内侧同样安装一锥形、中空的嘴口内环与其贴合，嘴口内环的顶端为一环状的喷口并与开口平齐，嘴口内环的上部的腔体连通一穿过嘴口外环的通气管，嘴口内环的喷口的直径L为4～10mm。本实用新型装置的优点是，通过配合焊接夹具和激光焊接头可以实现对焊接高温区进行有效的全方位防护，提高激光能量的有效利用率和焊接过程的稳定性。特别适用于高强铝合金、铝锂合金及钛合金的YAG激光平焊焊接。
文档编号B23K26/20GK2683306SQ200420004368
公开日2005年3月9日 申请日期2004年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者巴瑞章, 巩水利, 陈俐, 邱丽华 申请人:中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所