一种同步热压‑激光焊的电阻热压装置的制作方法

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种同步热压-激光焊的电阻热压装置。

背景技术：

激光焊接技术具有高速、低变形、柔性化的特点，是最具有发展潜力的焊接方法之一。但是激光器功率等级、过程控制(焦点波动、光束对中等)、装配条件(装配间隙、错边等)以及材料的高反射率等诸多因素限制了其工程实际应用范围。因此希望利用其他方法的焊接特点来弥补激光焊接不足之处的复合焊接技术就成为各先进国家的研究重点,目前主要有：激光-电弧复合焊、激光-高频感应焊、激光-搅拌摩擦焊等，其中激光-电弧复合热源焊接研究已获成功,并在工程实际中初步实现推广应用。但是随着汽车、飞行器制造中轻质高强结构(如导弹钛合金空气舵的蒙皮-骨架等)的大量采用，对装配精度、结合面宽度和焊缝穿透深度均有严格要求，焊接过程的同步加压，焊缝形状等就成为焊接质量的关键。研究发现，非同步激光-电阻焊在焊接时，由于预热和加压不能同时施加，从而使得不能达到高效焊接效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种能够同时同步预热和加压的同步热压-激光焊的电阻热压装置。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种同步热压-激光焊的电阻热压装置，包括电源、控制设备、级数换接器、阻焊变压器、焊接工作台、加压机构和电极臂组，所述电源、级数换接器、阻焊变压器和电极臂组依次电连接形成焊接回路，所述控制设备的一个控制端与级数换接器的输入端连接，所述加压机构与所述电极臂组连接，所述控制设备控制加压机构通过电极臂组向焊接试件施加压力，所述焊接工作台包括底板以及设置在底板上的动力机构和滑台机构，所述动力机构驱动滑台机构带动焊接试件往复运动。焊接回路对试件进行预热和电阻焊，同时，通过加压机构同步施加压力，有利于焊接过程的顺利进行，保证焊接质量。

进一步，所述滑台机构包括滑台、铜垫板和铜垫板电缆连接板，所述铜垫板设置在所述滑台上，所述铜垫板电缆连接板一端与所述铜垫板连接，另一端与阻焊变压器的次级通过电缆连接，所述滑台与所述铜垫板之间设有一层绝缘板。采用滑台机构实现试件在焊缝方向上的移动，实现连续焊接，同时，在铜垫板与电极臂的不同配合情况下，在同一设备上可以实现单面焊和双面焊，只需要简单调整一个电极臂的安装位置即可，铜垫板电缆连接板用于铜垫板作为电极时与阻焊变压器之间的电缆接线。

进一步，为了为滑台机构提供移动的动力，所述动力机构包括伺服电机、伺服控制器、滚珠导轨和滚珠丝杠，所述滚珠导轨为两个平行设置在所述底板上，所述滑台安装在所述滚珠导轨上，所述滚珠丝杠位于所述滚珠导轨之间且与所述滑台连接，所述滚珠丝杠一端与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述伺服控制器和控制设备依次线路连接。动力机构采用伺服电机，控制精确，进一步提高焊接质量。

进一步，所述电极臂组包括两个电极臂，所述电极臂包括电阻焊机头、滚轮电极和电极电缆连接板，至少一个电极臂的电阻焊机头与加压机构连接，所述滚轮电极和电极电缆连接板与所述电阻焊机头连接。当单面焊时，两个电极臂左右对称设置在铜垫板的上方，焊接试件位于电极臂和铜垫板之间，电极臂向下施加压力将焊接试件压在铜垫板上；当为双面焊时，两个电极臂上下对称设置在铜垫板的一侧，试件位于两电极臂之间，通过两电极臂向试件施加压力。

进一步，所述加压机构包括汽缸和导向套筒，所述汽缸与所述控制设备连接，所述汽缸的推杆穿过导向套筒端部与所述电阻焊机头连接。导向套筒对汽缸的推杆具有导向的作用，保证了汽缸推杆的直线度和位置精度，避免汽缸推杆在焊接过程中出现抖动或偏移，保证了焊接质量。

进一步，为了实现加压机构的自动控制，还包括电磁气阀，所述控制设备的一个控制端通过所述电磁气阀与所述汽缸连接。控制设备通过控制电磁气阀的打开或关闭，实现汽缸的加压。

进一步，为了便于电极臂组和加压机构的安装，还包括夹具，所述夹具包括前后平行设置的两个夹板，所述电极臂组位于所述两个夹板之间，且所述导向套筒与所述夹板连接，所述夹板下端固定连接在所述底板上。

具体的，所述级数换接器采用可控硅，所述控制设备控制可控硅的导通角调整焊接电流。

进一步，为了防止阻焊变压器和电极臂在焊接过程中出现过热，影响焊接质量，还包括用于冷却的水路模块，所述水路模块经过所述阻焊变压器和电极臂组。采用循环水进行冷却，保证阻焊变压器和电极臂正常工作。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种同步热压-激光焊的电阻热压装置，将焊接电路系统预热和加压整合到一起，克服了非同步激光-电阻焊焊接时预热和加压不能同时施加的现象，从而提高了金属材料对激光的吸收率、降低所需激光功率，改善焊缝结晶条件、减少气孔、热裂纹等缺陷，可广泛应用到铝、镁等高反射率的材料。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明最佳实施例的原理示意图；

图2是实施例一的结构示意图；

图3是实施例一的结构示意图；

图4是电极臂组的结构示意图；

图5是电极臂组的结构示意图；

图6是电极臂组的结构示意图；

图7是焊接工作台的结构示意图；

图8是焊接工作台的结构示意图；

图9是实施例二的结构示意图；

图10是实施例二的结构示意图。

图中：1、汽缸，2、导向套筒，3、电阻焊机头，4、滚轮电极，5、电极电缆连接板，6、试件，7、铜垫板电缆连接板，8、滑台，9、铜垫板，10、滚珠丝杠，11、伺服电机，12、滚珠导轨，13、夹板，14、底板。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

整个热压—激光焊焊接系统由可独立工作的电阻热压装置，即本发明的装置，和可独立工作的激光焊机器人组成。在实际焊接时，由激光焊机器人控制激光功率、离焦量等参数，由电阻热压装置控制焊接速度、焊接电流、电极压力等参数，保护气体流量、各个焊接参数的输入以及焊接开始和结束控制等由自制的集成中央控制器来完成。下面将根据现有技术中存在的问题详细说明两种电阻热压装置的结构。

如图1所示，本发明的一种同步热压-激光焊的电阻热压装置，包括单向380V电源、控制设备、级数换接器、阻焊变压器、焊接工作台、加压机构、电极臂组和用于冷却的水路模块，所述单向380V电源、级数换接器、阻焊变压器和电极臂组依次电连接形成焊接回路，焊接回路形成整个系统的供电部分，单向380V电源的输入端还连接一开关，用于控制整个系统是否接通电源，所述控制设备的一个控制端与级数换接器的输入端连接，所述加压机构与所述电极臂组连接，所述控制设备控制加压机构通过电极臂组向焊接试件6施加压力，所述水路模块经过所述阻焊变压器和电极臂组等部分，以免发热焊接。电极臂组、焊接工作台和水路模块共同组成了系统的机械部分。滚轮电极4和电极电缆连接板5可以从电阻焊机头3上拆下单独使用，以匹配单面焊和双面焊的不同应用。

具体地，本发明提供给的同步热压-激光焊的电阻热压系统，包括供电部分和机械部分两部分；其中，所述供电部分包括：级数换接器、阻焊变压器，供电部分采用单向380V电源，控制设备通过控制可控硅的导通角调整焊接电流，在变压器的一次端子通过级数换接器调整确定阻焊变压器的变比，通过阻焊变压器的次级电缆将作为负载的滚轮电极4或者铜垫板电缆连接板7直接连接在变压器的二次端子，通过滚轮电极4对试件6进行预热，铜垫板9降低焊接阻抗减少分流使焊接过程稳定。所述机械部分包括电极臂组、焊接工作台、水路模块。下面分别根据单面焊和双面焊详细介绍两个实施例。

实施例一：

如图2-8所示，本发明的一种同步热压-激光焊的电阻热压装置，主要应用于单面焊，包括单向380V电源、控制设备、级数换接器、阻焊变压器、焊接工作台、加压机构、电极臂组和水路模块，所述电源、级数换接器、阻焊变压器和电极臂组依次电连接形成焊接回路，所述控制设备的一个控制端与级数换接器的输入端连接，所述级数换接器采用可控硅，所述控制设备控制可控硅的导通角调整焊接电流，在阻焊变压器的一次端通过级数换接器调整确定阻焊变压器的变比。

所述焊接工作台包括底板14以及设置在底板14上的动力机构和滑台机构，所述动力机构驱动滑台机构带动焊接试件6往复运动。所述滑台机构包括滑台8、铜垫板9和铜垫板电缆连接板7，所述铜垫板9固定在所述滑台8上，所述铜垫板电缆连接板7一端与所述铜垫板9的伸出端连接，另一端直接与阻焊变压器的次级通过电缆连接，滑台8采用不锈钢板，降低焊接回路的感抗，不锈钢板上面是铜垫板9及压板，在钢板与铜垫板9中间有一层绝缘板实现信号的隔离。所述动力机构包括伺服电机11、伺服控制器、滚珠导轨12和滚珠丝杠10，在焊接工作台的底板14上固定有平行设置的两个滚珠导轨12，在两个滚珠导轨12上安装有滑台8，所述滚珠丝杠10位于所述滚珠导轨12之间且与所述滑台8连接，所述滚珠丝杠10一端安装有所述伺服电机11，所述伺服电机11与所述伺服控制器和控制设备依次线路连接。控制设备通过伺服电机11来驱动滑台8在滚珠导轨12上往复移动。

单面焊接时，所述电极臂组包括左右对称分布的两个电极臂，每个所述电极臂包括电阻焊机头3、滚轮电极4和电极电缆连接板5，所述滚轮电极4和电极电缆连接板5与所述电阻焊机头3连接，焊接时，滚轮电极4是转动的。加压机构为两组，分别用于驱动两个电极臂对试件6产生压力，所述加压机构包括汽缸1、导向套筒2、电磁气阀和夹具，所述控制设备的一个控制端通过所述电磁气阀与所述汽缸1连接，所述汽缸1的推杆穿过导向套筒2端部与所述电阻焊机头3连接；所述夹具包括前后平行设置的两个夹板13，所述电极臂组位于所述两个夹板13之间，且所述导向套筒2与所述夹板13连接，所述夹板13下端固定连接在所述底板14上。

单面焊时，两个电阻焊机头3分别安装在左右电极臂上，两个滚轮电极4在试件6同一侧，单面焊配置时，焊接回路的接线方式为：阻焊变压器的二次端子与焊接工作台上的铜垫板电缆连接板7连接上。

焊接工作台上的铜垫板9作为一端电极，与试件6、滚轮电极4构成焊接回路，使试件6与铜垫板9以及滚轮电极4与试件6之间接触电阻和试件6本身电阻产生电阻热作为焊接热源，同时，汽缸1通过控制设备来控制其输出的动力大小，所述加压机构用于在焊接过程中对左右滚轮电极4分别进行加压，左右电极滚轮分别对试件6进行施压，使试件6在两电极的压力下形成一定的接触电阻，有利于焊接过程的顺利进行同时保证焊接质量。

实施例二：

如图9-10所示，本实施例与实施例一的区别在于电极臂的设置以及阻焊变压器的接线不同，本发明的一种同步热压-激光焊的电阻热压装置，主要应用于双面焊，包括单向380V电源、控制设备、级数换接器、阻焊变压器、焊接工作台、加压机构、电极臂组和水路模块，电源输入端接一控制通断的开关。本实施例的电极臂的连接与实施例一有所不同，本实施例双面焊时，左侧的电阻焊机头3、加压汽缸1和导向套筒2的左电极臂被平移到左侧的新位置上，右电极臂被拆下分解后将右电阻焊机头3安装在左电阻焊机头3的下方，两滚轮电极4在试件6的两侧。此时，阻焊变压器的输出端与电极臂组的两个滚轮电极4连接，滚轮电极4同时起到加热和加压的作用。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。