专利名称：一种用于激光焊接的保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保护装置，具体涉及一种用于激光焊接的保护装置，属于焊接领 域。
背景技术：
激光焊接与传统焊接技术相比，具有焊接速度快，焊缝深宽比大，焊接热变形小以 及易于实现自动化等优点，在汽车、航空航天、能源、电子等工业领域得到快速发展和广泛 应用。在激光焊接过程中，工件上方的高温等离子体通过吸收、散射和折射作用对激光产生 屏蔽效应，不仅会降低激光的利用率，而且还会影响焊缝成形，严重时，等离子体的屏蔽会 使焊接过程无法进行，因此对激光焊接过程中等离子体的抑制十分必要和关键。通常采用 侧吹辅助气体抑制激光焊接等离子体，但其对于侧吹喷嘴的定位精度和气流量控制要求比 较严格。而且侧吹辅助气体适于焊接一维直线焊缝，对于方形、圆形或不规则二维曲线或空 间路径焊缝的焊接需要调整保护装置，具有很大的局限性。激光焊接化学活性较强的金属材料，如钛、铝、铍、锆或高温合金等材料时，焊接熔 池区和焊缝高温区的保护非常重要。如果保护不好，极易引起氧化，使焊缝表面质量变差， 在焊缝内部产生气孔。例如钛合金材料在高温条件下，氮、氢和氧等气体在钛合金中的溶解 度明显上升，比如钛合金从250°C开始吸氢，400°C开始吸氧，600°C开始吸氮，当钛合金焊接 时，空气中的氮、氢和氧会侵入焊接区，造成焊缝中产生气孔，并使焊接接头的韧性和塑性 大幅降低，因此钛合金等化学活性较强的金属材料激光焊接过程中，需要对焊接熔池区和 焊缝高温区进行严格保护。上述的侧吹气体保护范围有限，而且侧吹喷嘴输送到被保护区 的保护气不均勻；通常采用的后拖罩保护装置存在保护效果差，极易引起氧化，焊缝表面质 量差，以及焊缝内部产生气孔的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的后拖罩保护装置存在保护效果差，极易引起氧 化，焊缝表面质量差，以及焊缝内部产生气孔的问题，进而提供一种用于激光焊接的保护装置。本发明的技术方案是一种用于激光焊接的保护装置包括喷嘴外壳、喷嘴内壳、圆 罩和密封垫片，喷嘴外壳包括带有外螺纹的管状喷嘴、倒锥状外壳体和带有内螺纹的管状 喷嘴，所述外螺纹的管状喷嘴、倒锥状外壳体和带有内螺纹的管状喷嘴由下至上依次连接， 且喷嘴外壳的中心形成第一倒锥形通孔，带有内螺纹的管状喷嘴与倒锥状外壳体的交汇处 开设至少一个第一进气孔，喷嘴内壳包括倒锥状内壳、带有外螺纹的柱状内壳、垫圈和内壳 上板，所述倒锥状内壳、带有外螺纹的柱状内壳和内壳上板由下至上依次连接，且喷嘴内壳 的中心形成第二倒锥形通孔，喷嘴内壳套装在喷嘴外壳上，并通过螺纹连接，垫圈设置在带 有外螺纹的柱状内壳上，且垫圈与带有内螺纹的管状喷嘴之间通过密封垫片密封，喷嘴外 壳的内表面与喷嘴内壳的外表面之间形成充气腔，且充气腔与至少一个保护气进气口相连通，圆罩包括带有内螺纹的圆罩腔体和排气底板，排气底板设置在带有内螺纹的圆罩腔体 的下端，带有内螺纹的圆罩腔体的侧壁上开设至少一个第二进气孔，排气底板上均勻开设 多个排气孔，圆罩旋拧在喷嘴外壳的带有外螺纹的管状喷嘴上。本发明与现有技术相比具有以下效果1.本发明集合了抑制激光焊接等离子体 与焊接熔池区和焊缝高温区的保护功能于一体，结构紧凑，安装方便，简单实用。2.本发明 采用与激光焊接机同轴的喷嘴，不但适用于简单的一维直线焊缝激光焊接，而且适用于焊 接圆形，方形和二维不规则曲线或空间路径焊缝的焊接，避免了焊接过程中再调整喷嘴的 角度，保证了焊接过程的稳定性和一致性，提高了工作效率，同时，不但避免了氧化，焊缝表 面质量好，还避免了焊缝内部的气孔的产生。3.本发明在不影响激光焊接过程中激光传 输的基础上，其同轴主保护气流和圆罩都有效的防止了焊接过程中所产生的飞溅造成的污 染。4.本发明适合于激光焊接钛合金，其它化学活性较强的金属材料，如铝、铍、锆或高温合 金等材料的激光焊接同样适用。5.本发明不但适用于同种材料的连接，还适用于异种材料 连接。6.本发明的保护装置适用于激光焊接，激光热处理，激光熔覆等激光材料加工领域。 7.本发明有效的避免了对于二维路径焊缝焊接侧吹喷嘴在焊接过程中的方向性较强，出现 保护效果分段现象，同时，本发明的保护装置在焊接过程中具有各向同性，因此焊缝表面保 护效果好。
图1是本发明的整体结构示意图； 图2是喷嘴外壳1的结构示意图3是喷嘴外壳1的俯视图(第一进气孔1-3-1的数量为4个)； 图4是喷嘴内壳2的结构示意图；图5是圆罩3的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种用于激光焊 接的保护装置包括喷嘴外壳1、喷嘴内壳2、圆罩3和密封垫片4，喷嘴外壳1包括带有外螺 纹的管状喷嘴1-1、倒锥状外壳体1-2和带有内螺纹的管状喷嘴1-3，所述外螺纹的管状喷 嘴1-1、倒锥状外壳体1-2和带有内螺纹的管状喷嘴1-3由下至上依次连接，且喷嘴外壳1 的中心形成第一倒锥形通孔1-4，带有内螺纹的管状喷嘴1-3与倒锥状外壳体1-2的交汇 处开设至少一个第一进气孔1-3-1，喷嘴内壳2包括倒锥状内壳2-1、带有外螺纹的柱状内 壳2-2、垫圈2-3和内壳上板2-4，所述倒锥状内壳2-1、带有外螺纹的柱状内壳2_2和内壳 上板2-4由下至上依次连接，且喷嘴内壳2的中心形成第二倒锥形通孔2-5，喷嘴内壳2套 装在喷嘴外壳1上，并通过螺纹连接，垫圈2-3设置在带有外螺纹的柱状内壳2-2上，且垫 圈2-3与带有内螺纹的管状喷嘴1-3之间通过密封垫片4密封，喷嘴外壳1的内表面与喷 嘴内壳2的外表面之间形成充气腔，且充气腔与至少一个保护气进气口 1-3-1相连通，圆罩 3包括带有内螺纹的圆罩腔体3-1和排气底板3-2，排气底板3-2设置在带有内螺纹的圆罩 腔体3-1的下端，带有内螺纹的圆罩腔体3-1的侧壁上开设至少一个第二进气孔3-1-1，排 气底板3-2上均勻开设多个排气孔3-2-1，圆罩3旋拧在喷嘴外壳1的带有外螺纹的管状喷 嘴1-1上。
本实施方式的第二倒锥形通孔2-5，用于激光束的通过。在焊接过程中，惰性保护 气体经第一进气孔1-3-1进入充气腔，然后通过带有外螺纹的管状喷嘴1-1喷出，可以将保 护气准确地输送到激光与工件的作用处，有效的避免了采用旁轴保护喷嘴时将空气带入到 激光与工件作用处，有效的抑制了焊接工件上方的激光焊接等离子体，降低了等离子体对 激光的屏蔽效应，提高了激光的吸收率。同时可以排开焊接熔池附近的空气，对焊接熔池区 进行保护。本实施方式在焊接时，圆罩3通过第二进气孔3-1-1将保护气通入圆罩3内，然后 通过排气底板3-2上的排气孔3-2-1喷出，采用圆罩3不但增加了要保护的激光焊接面积， 而且气体的喷出比较均勻，增加焊接过程中的稳定性。本实施方式提供一种用于激光焊接的保护装置，采用同轴惰性气体抑制激光焊接 等离子体，同时采用圆罩3通入均勻的保护气体对焊接熔池区和焊缝高温区进行保护。集 合在一起的两个保护气路的保护气流量可以根据需要单独调节，同轴喷嘴外壳1的下端面 及圆罩3的下端面与工件6上表面的距离可以根据需要进行单独调整。本实施方式的激光的类型为(X)2气体激光、YAG固体激光或半导体激光。
具体实施方式
二 结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的第一进气孔 1-3-1的数量为2个、4个或8个，第一进气孔1-3-1对称开设在带有内螺纹的管状喷嘴1_3 与倒锥状外壳体1-2的交汇处。如此设置，可以根据激光焊接的需要选择不同数量的第一 进气孔1-3-1，第一进气孔1-3-1对称开设，气体可以均勻的进入充气腔，使得保护效果好， 不但避免了氧化，焊缝表面质量好，还避免了焊缝内部的气孔的产生。其它组成和连接关系 与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式的第二进气孔 3-1-1的数量为2个、4个或8个，第二进气孔3-1-1对称开设在带有内螺纹的圆罩腔体3_1 的侧壁上。如此设置，可以根据激光焊接的需要选择不同数量的第二进气孔3-1-1，第二进 气孔3-1-1对称开设，气体均勻的进入圆罩3内，便于两个保护气的集合，同时使得保护效 果更好，不但避免了氧化，焊缝表面质量好，还避免了焊缝内部的气孔的产生。其它组成和 连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式的排气底板3-2的 开孔率为85%-95%。如此设置，便于气体的喷出。其它组成和连接关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式的排气孔3-2-1的 直径为lmm-2mm。如此设置，使得气体的喷出更加均勻。其它组成和连接关系与具体实施方 式一、二、三或四相同。
具体实施方式
六结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述外螺纹的管状喷 嘴1-1、倒锥状外壳体1-2和带有内螺纹的管状喷嘴1-3制成一体，所述倒锥状内壳2-1、带 有外螺纹的柱状内壳2-2和内壳上板2-4制成一体。如此设置，使得喷嘴的结构更加牢固， 增强了喷嘴的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
七结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的带有内螺纹的管 状喷嘴1-3的下端设有凹槽1-3-2，且凹槽1-3-2与第一进气孔1-3-1连通。如此设置，有 效的增加了充气腔的体积，还便于保护气体的进入。其它组成和连接关系与具体实施方式
一、二、三、四或六相同。 本发明的工作过程是首先将气泵的两个进气管分别插装在第一进气孔1-3-1和 第二进气孔3-1-1上，开启激光焊接机，光束通过第二倒锥形通孔2-5投射在工件6上，然 后调整保护装置与工件之间的距离，打开气泵，集合在一起的两个保护气路的保护气流量 可根据需要单独调节，最后进行激光焊接。
权利要求
1.一种用于激光焊接的保护装置，其特征在于它包括喷嘴外壳(1)、喷嘴内壳O)、 圆罩(3)和密封垫片G)，喷嘴外壳(1)包括带有外螺纹的管状喷嘴(1-1)、倒锥状外壳体 (1-2)和带有内螺纹的管状喷嘴(1-3)，所述外螺纹的管状喷嘴(1-1)、倒锥状外壳体(1-2) 和带有内螺纹的管状喷嘴(1-3)由下至上依次连接，且喷嘴外壳(1)的中心形成第一倒锥 形通孔(1-4)，带有内螺纹的管状喷嘴(1-3)与倒锥状外壳体(1-2)的交汇处开设至少一个 第一进气孔(1-3-1)，喷嘴内壳(2)包括倒锥状内壳0-1)、带有外螺纹的柱状内壳0-2)、 垫圈(2- 和内壳上板0-4)，所述倒锥状内壳0-1)、带有外螺纹的柱状内壳(2-2)和 内壳上板0-4)由下至上依次连接，且喷嘴内壳O)的中心形成第二倒锥形通孔0-5)， 喷嘴内壳( 套装在喷嘴外壳(1)上，并通过螺纹连接，垫圈(2- 设置在带有外螺纹的 柱状内壳0-2)，且垫圈(2- 与带有内螺纹的管状喷嘴(1- 之间通过密封垫片(4)密 封，喷嘴外壳(1)的内表面与喷嘴内壳的外表面之间形成充气腔，且充气腔与至少一 个保护气进气口(1-3-1)相连通，圆罩(3)包括带有内螺纹的圆罩腔体(3-1)和排气底板 (3-2)，排气底板(3-2)设置在带有内螺纹的圆罩腔体(3-1)的下端，带有内螺纹的圆罩腔 体(3-1)的侧壁上开设至少一个第二进气孔(3-1-1)，排气底板(3-2)上均勻开设多个排气 孔(3-2-1)，圆罩(3)旋拧在喷嘴外壳(1)的带有外螺纹的管状喷嘴(1-1)上。
2.根据权利要求1所述一种用于激光焊接的保护装置，其特征在于所述第一进气孔 (1-3-1)的数量为2个、4个或8个，第一进气孔(1-3-1)对称开设在带有内螺纹的管状喷 嘴(1-3)与倒锥状外壳体(1-2)的交汇处。
3.根据权利要求2所述一种用于激光焊接的保护装置，其特征在于所述第二进气孔 (3-1-1)的数量为2个、4个或8个，第二进气孔(3-1-1)对称开设在带有内螺纹的圆罩腔 体(3-1)的侧壁上。
4.根据权利要求1、2或3所述一种用于激光焊接的保护装置，其特征在于排气孔 (3-2-1)的直径为 lmm-2mm。
5.根据权利要求4所述一种用于激光焊接的保护装置，其特征在于所述外螺纹的管 状喷嘴(1-1)、倒锥状外壳体(1-2)和带有内螺纹的管状喷嘴(1-3)制成一体，所述倒锥状 内壳0-1)、带有外螺纹的柱状内壳(2- 和内壳上板(2-4)制成一体。
6.根据权利要求1、2、3或5所述一种用于激光焊接的保护装置，其特征在于带有内 螺纹的管状喷嘴(1-3)的下端设有凹槽(1-3-2)，且凹槽(1-3-2)与第一进气孔(1-3-1)连通。
全文摘要
一种用于激光焊接的保护装置，它涉及一种保护装置。本发明为了解决现有的后拖罩保护装置存在的保护效果差，极易引起氧化，焊缝表面质量差，以及焊缝内部产生气孔的问题。本发明的外螺纹的管状喷嘴、倒锥状外壳体和带有内螺纹的管状喷嘴由下至上依次连接，带有内螺纹的管状喷嘴与倒锥状外壳体的交汇处开设至少一个第一进气孔，倒锥状内壳、带有外螺纹的柱状内壳和内壳上板由下至上依次连接，喷嘴内壳套装在喷嘴外壳上，带有内螺纹的圆罩腔体的侧壁上开设至少一个第二进气孔，排气底板上均匀开设多个排气孔，圆罩旋拧在喷嘴外壳的带有外螺纹的管状喷嘴上。本发明适用于激光焊接，激光热处理，激光熔覆等激光材料加工领域。
文档编号B23K26/42GK102069304SQ201110026498
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者张新戈, 李俐群, 陈彦宾, 陶汪 申请人:哈尔滨工业大学