一种熔池表面形貌实时观测装置的制造方法
【专利摘要】一种熔池表面形貌实时观测装置，有一能产生竖直向下的激光束的激光器（1），在激光器（1）的下方安装能对激光器（1）发射的激光束进行反射的第一镜面（5），使激光束以入射角（θ）的方向打到处于水平位置的熔池（3）上；在熔池（3）的另外一侧安装能将经过熔池（3）表面反射后的激光束改变为竖直向上的第二镜面（6）；在第二镜面（6）的上方安装能使竖直向上的激光束变为水平方向的第三镜面（7）；在第三镜面（7）的前方安装能够使第三镜面（7）反射过来的带有熔池表面形貌信息的激光束呈现出熔池表面形貌图像的成像屏（8）。
【专利说明】
一种熔池表面形貌实时观测装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种熔池表面形貌实时观测装置，属于自动化焊接技术领域。
【背景技术】
[0002] 焊接熔池的形貌以及表面的流动情况对焊缝的成型有着特别重要的影响，而焊缝 的成型是影响焊缝质量的一个重要的因素。当前，对焊接质量的检测主要是在焊缝成型后 利用射线探伤(RT)、超声探伤(UT)、渗透探伤(PT)、磁性探伤(MT)等方法，这种检测的弊端 在于:一旦从焊缝某处开始一些影响焊缝质量的外部因素或焊接参数发生改变，而技术人 员并不知情，会导致从此处开始的后面整条焊缝的质量下降，为后期的修补增加了很大的 工作量。
[0003] 在焊接过程中，焊接熔池的表面形貌承载着丰富的的信息，对焊接过程的稳定性、 焊缝的成型、熔透状态等有很好的的反映，但现有的熔池表面形貌观测装置，结构复杂，价 格昂贵，使用不便。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种熔池表面形貌实时观测装置。
[0005] 本实用新型本实用新型是一种熔池表面形貌实时观测装置，有一能产生竖直向下 的激光束的激光器1，在激光器1的下方安装能对激光器1发射的激光束进行反射的第一镜 面5,使激光束以入射角0的方向打到处于水平位置的熔池3上;在熔池3的另外一侧安装能 将经过熔池3表面反射后的激光束改变为竖直向上的第二镜面6;在第二镜面6的上方安装 能使竖直向上的激光束变为水平方向的第三镜面7;在第三镜面7的前方安装能够使第三镜 面7反射过来的带有熔池表面形貌信息的激光束呈现出熔池表面形貌图像的成像屏8。
[0006] 本实用新型的有益效果是可以在焊接时实时的观测焊接熔池表面形貌，通过所观 测到的熔池表面形貌及时的对焊缝的成型情况作出判断。该装置直接安装在焊枪上，各部 件与支架之间的连接全部由普通球形万向节连接，可方便的根据实际需要调整方向，安装 简单，操作方便。
【附图说明】
[0007] 图1本实用新型的原理示意图，图2拍摄的熔池形貌成像照片，图3为304不锈钢焊 缝成型，附图标记及对应名称为:激光器1，焊枪2,熔池3,工件4,第一镜面5,第二镜面6,第 三镜面7，成像屏8，熔池表面形貌图像9，眼睛观察位置10。
【具体实施方式】
[0008] 如图1所示，本实用新型是一种熔池表面形貌实时观测装置，有一能产生竖直向下 的激光束的激光器1，在激光器1的下方安装能对激光器1发射的激光束进行反射的第一镜 面5,使激光束以入射角0的方向打到处于水平位置的熔池3上;在熔池3的另外一侧安装能 将经过熔池3表面反射后的激光束改变为竖直向上的第二镜面6;在第二镜面6的上方安装 能使竖直向上的激光束变为水平方向的第三镜面7;在第三镜面7的前方安装能够使第三镜 面7反射过来的带有熔池表面形貌信息的激光束呈现出熔池表面形貌图像的成像屏8。
[0009] 根据以上所述的熔池表面形貌实时观测装置，入射角9的取值范围为2013~60°。
[0010] 根据以上所述的熔池表面形貌实时观测装置，第一镜面5的镜面所指的方向为焊 枪2的方向，安装角度为与工件4的水平面呈120°夹角;第二镜面6与第一镜面5以焊枪2的中 心轴为对称轴相互对称;第三镜面7的镜面所指方向为成像屏8的方向，与工件4的水平面呈 45°夹角。
[0011] 如图1所示，本实用新型的工作过程为:在熔池3前方的一侧垂直放置能产生波长 为650nm的竖直向下的红色的激光束的激光器1，在激光器1的下方安装能将方向为竖直向 下的激光束进行反射的第一镜面5,使激光束以入射角为euo 13~60,的方向打到处于水平 位置的熔池3上;安装在熔池3的另外一侧以焊枪2的中心轴为对称轴且与第一镜面5对称的 第二镜面6,将经过熔池3表面反射后的激光束的方向变为竖直向上;在第二镜面6的上方安 装能使竖直向上的激光束变为水平方向第三镜面7;成像屏8安装在第三镜面7的前方，这样 经熔池3反射后的激光束打在成像屏8上就会呈现出熔池表面形貌的像9,可以很方便的在 成像屏8上实时观测熔池的形状。
[0012] 本实用新型的观测装置可以在焊接过程中实时的观测熔池表面形貌，一旦当焊接 熔池的形貌发生改变时技术人员可以暂停焊接过程，检查焊接参数等一些影响焊缝质量的 因素，待确定无误时再继续施焊。
[0013] 将该熔池表面形貌实时观测装置安装在焊枪上，采用WSM-250IGBT钨极氩弧焊机， 在如表1所示的焊接参数下：
[0015] 以304不锈钢板为母材进行了焊接，得到如图2所示的未经任何图像处理的熔池表 面形貌图像和图3所示的304不锈钢焊缝成型。
[0016] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体是实例而已，并不用于限制本实 用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种熔池表面形貌实时观测装置，其特征在于有一能产生竖直向下的激光束的激光 器（1 )，在激光器（1)的下方安装能对激光器（1)发射的激光束进行反射的第一镜面(5 )，使 激光束以入射角（Θ)的方向打到处于水平位置的熔池(3)上;在熔池(3)的另外一侧安装能 将经过熔池(3)表面反射后的激光束改变为竖直向上的第二镜面(6);在第二镜面(6)的上 方安装能使竖直向上的激光束变为水平方向的第三镜面(7);在第三镜面(7)的前方安装能 够使第三镜面(7)反射过来的带有熔池表面形貌信息的激光束呈现出熔池表面形貌图像的 成像屏(8)。2. 根据权利要求1所述的熔池表面形貌实时观测装置，其特征在于入射角（Θ)的取值范 围为20°~600。3. 根据权利要求1所述的熔池表面形貌实时观测装置，其特征在于第一镜面(5)的镜面 所指的方向为焊枪(2)的方向，安装角度为与工件(4)的水平面呈120°夹角;第二镜面(6)与 第一镜面(5)以焊枪(2)的中心轴为对称轴相互对称;第三镜面(7)的镜面所指方向为成像 屏(8)的方向，与工件(4)的水平面呈45°夹角。
【文档编号】B23K37/00GK205629696SQ201521095409
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年12月28日
【发明人】黄健康, 孙天亮, 李挺
【申请人】兰州理工大学