一种套接空心铜管的高频感应激光复合焊接方法及装置与流程

文档序号:12095968阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种套接空心铜管的高频感应激光复合焊接方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)装夹空心铜管(1201);

(2)将空心铜芯(1202)的一端插入空心铜管(1201)内,两者间隙配合;

(3)在空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)套接段的下方设置高频感应加热线圈,要求线圈形状和尺寸与套接段对应匹配,沿套接段轴向尺寸不超过套接长度;同时在空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)套接段的上方设置高频感应焊的挤压轮;

(4)输出激光束,聚焦于空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)套接段的管侧端位置,进行固定点焊,用于初步固定空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)的相对位置;

(5)根据工件的长度要求,利用气动剪刀剪断空心铜芯(1202),并支撑空心铜芯(1202)使其保持平衡;

(6)输出激光束,通过伺服电机驱动空心铜管(112)与空心铜管(1201)一起匀速旋转,使得聚焦激光束沿着空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)套接段的管侧端位置扫描一圈,使空心铜管(1201)与空心铜芯(1202)实现熔融焊合且熔深不超过空心铜芯内壁面,从而获得空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)套接段的管侧端激光环焊缝;

(7)高频感应加热线圈通电,通过伺服电机驱动空心铜管(112)匀速旋转,使得空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)套接段预热均匀;

(8)当预热温度达到设定值后,套接段高频感应加热区域在高频电流的作用下发生表面薄层熔化,迅速通过挤压轮时,由于套接段的管侧端已被前序激光环焊缝封闭,熔化金属将从套接段的芯侧端被挤出,从而实现套接段焊缝金属的固相联结;

(9)将一端焊接完成的空心铜管(1201)水平翻转180度,使空心铜管(1201)的未焊接端与送料的空心铜芯(1202)位置相对;

(10)重复步骤(2)-(8),完成空心铜管(1201)另一端的焊接。

2.根据权利要求1所述的套接空心铜管的高频感应激光复合焊接方法,其特征在于,在步骤(8)与步骤(9)之间还可以接着输出激光束,通过伺服电机驱动空心铜管(112)与空心铜管(1201)一起匀速旋转,使得聚焦激光束沿着空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)套接段的芯侧端位置再扫描一圈,使空心铜管(1201)与空心铜芯(1202)实现熔融焊合且熔深不超过空心铜芯内壁面,从而获得空心铜芯(1202)与空心铜管(1201)套接段的芯侧端激光环焊缝。

3.一种用于实现权利要求1所述方法的套接空心铜管的高频感应激光复合焊接装置,其特征在于,包括工作台(1),以及安装在工作台(1)上的夹紧旋转组件(2)、上料组件(3)、旋转取料组件(4)、高频感应加热组件(5)、气动剪刀组件(6)、激光焊接组件(7)、矫直器组件(8)、铜芯支撑组件(9)、挤压轮组件(10)和料斗(11);

所述夹紧旋转组件(2)包括伺服电机(201)、电机支座(202)、法兰(203)、三爪气缸(204)和气爪手指(205),伺服电机(201)通过电机支座(202)安装在工作台(1)上,三爪气缸(204)通过法兰(203)与伺服电机(201)配合同轴装配,气爪手指(205)安装于三爪气缸(204)上,两者组成夹紧结构用于装夹空心铜管(1201);

所述上料组件(3)包括振动盘(303)、上料支架(302)、两个滑槽(301)和两个弹性挡套,所述上料支架(302)的底部安装在工作台(1)上,所述两个滑槽(301)相隔一定距离的竖直安装在上料支架(302)上;两个弹性挡套分别安装在两个滑槽(301)的末端;振动盘(303)的输出端延伸至两组滑槽(301)的位置;空心铜管(1201)经振动盘(303)输送至两个滑槽(301)处,经两个滑槽(301)落入两个弹性挡套之间;

所述旋转取料组件(4)包括X向气缸(401)、导轨板(402)、气缸固定座(403)、X向滑轨(404)、嵌入卡件(405)、移动板(406)、带导轨气缸(407)、转接件(408)、旋转气缸固定板(409)、旋转气缸(410)、二爪气缸(411)、气动手指(412)和Y向气缸(413);所述导轨板(402)、X向气缸(401)、移动板(406)、气缸固定座(403)、X向滑轨(404)和嵌入卡件(405)组成X方向移动机构,所述导轨板(402)通过螺钉固定安装在工作台(1)上;导轨板(402)的两侧设置有凹槽,移动板(406)装配在所述凹槽内,与导轨板(402)间隙配合,两者组成一直线运动副;X向气缸(401)通过气缸固定座(403)固定安装在移动板(406)上;X向滑轨(404)固定安装在移动板(406)上;嵌入卡件(405)安装在X向滑轨(404),与X向滑轨(404)组成一直线运动副;X向气缸(401)的动作端与嵌入卡件(405)相连,用于驱动嵌入卡件(405)沿X向滑轨(404)做直线运动;

所述转接件(408)和Y向气缸(413)组成Y方向移动机构,所述Y向气缸(413)通过支架固定安装在工作台(1)上,转接件(408)与Y向气缸(413)的动作端相连,转接件(408)同时与X方向移动机构中的嵌入卡件(405)连接;Y向气缸(413)可驱动转接件(408)和嵌入卡件(405),进而带动导轨板(402)沿着导轨板(402)两侧的凹槽做直线运动;带导轨气缸(407)安装在嵌入卡件(405)上,带导轨气缸(407)的导轨方向沿Z轴方向;

所述旋转气缸固定板(409)、旋转气缸(410)、二爪气缸(411)、两个气动手指(412)组成180°旋转机构,旋转气缸固定板(409)固定安装在带导轨气缸(407)上,与带导轨气缸(407)同步运动;旋转气缸(410)安装在旋转气缸固定板(409)上,二爪气缸(411)安装在旋转气缸(410)的动作端,可在二爪气缸(411)的驱动下做180°旋转运动;两个气动手指(412)安装在二爪气缸(411)上,两者配合可实现夹取动作;

所述高频感应加热组件(5)包括加热气缸(501)、底座(502)、绝热转接件(503)和高频感应加热线圈(504),加热气缸(501)通过底座(502)安装在工作台(1)上,高频感应加热线圈(504)通过绝热转接件(503)与加热气缸(501)的动作端配合安装;

所述气动剪刀组件(6)包括剪刀底座(601)、剪刀驱动气缸(602)、工字型转接件(603)、T形连接件(604)、气动剪刀(605)、T形支座(606)和剪刀滑轨(607),所述剪刀底座(601)安装在工作台(1)上,剪刀驱动气缸(602)安装在剪刀底座(601)上,气动剪刀(605)通过工字型转接件(603)和T形连接件(604)与剪刀驱动气缸(602)的动作端配合安装,气动剪刀(605)安装在T形支座(606)上,T形支座(606)安装在剪刀滑轨(607)上,气动剪刀(605)可在剪刀驱动气缸(602)的驱动下沿着剪刀滑轨(607)往复运动;

所述激光焊接组件(7)包括激光焊接头(701)、角度调节块(702)、电动模组(703)、固定板(704)和龙门架(705),所述激光焊接头(701)通过角度调节块(702)与电动模组(703)配合安装;电动模组(703)通过固定板(704)安装在龙门架(705)上,所述龙门架(705)两端安装在工作台(1)上;

所述矫直器组件(8)包括多个辊子高度调整摇杆(801)和上下两排交错设置的多个辊子(802),所述辊子高度调整摇杆(801)用于调节上排辊子与下排辊子之间的距离;所述空心铜芯(1202)从上下两排辊子之间穿过,实现矫直与送料;

所述铜芯支撑组件(9)包括支撑底座(901)、支撑气缸(902)、U型转接件(903)和铜芯支撑件(904);所述铜芯支撑件(904)通过U型转接件(903)与支撑气缸(902)的动作杆配合安装,支撑气缸(902)固定在支撑底座(901)上,支撑底座(901)固定在工作台(1)上;所述铜芯支撑件(904)上设置有两个相对的支撑立板,所述支撑立板的顶端设置有用于支撑空心铜芯(1202)的凹槽;

所述挤压轮组件(10)包括两个挤压轮(1001)、两个L形转接件(1002)、气爪(1003)、气爪转接件(1004)、带杆气缸(1005)和支座(1006);支座(1006)安装在工作台(1)上,带杆气缸(1005)固定安装在支座(1006)上,气爪(1003)通过气爪转接件(1004)固定安装在带杆气缸(1005)上,两个L形转接件(1002)分别安装在气爪(1003)的两个气爪臂上,一对上下对应设置的两个挤压轮(1001)分别通过螺纹配合安装在两个L形转接件(1002)上;带杆气缸(1005)可驱动两个挤压轮左右同步移动,气爪(1003)可驱动两个挤压轮相互远离或靠近。

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