一种辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置的制作方法

本发明属于磁场辅助激光电弧复合焊接相关技术领域，更具体地，涉及一种辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置。

背景技术：

磁场辅助激光-电弧复合焊接技术是近几年出现的新型激光-电弧复合焊接工艺，其基本原理是利用能量密度极高(约10⁷W/cm²)的激光束与金属材料作用，以形成小孔深熔焊，电弧焊接能够增强桥接能力，外加磁场能够在熔池金属和等离子体内部感应出电流，对流动的金属熔池和等离子体产生洛伦兹力的作用，洛伦兹力能够抑制或者增强熔池的流动，改变等离子体的运动形态以达到改变焊缝形貌，细化焊缝区晶粒，抑制飞溅和下塌，增强激光束的利用效率。

由于外加磁场对熔池具有搅拌作用，可以改变焊缝的横截面形貌，且外加磁场对焊接接头的质量和性能具有较大的影响，为了研究焊缝区的磁场大小和方向对焊接质量的影响规律，需对焊缝区域的磁场大小和方向进行调节。然而，大多磁场辅助激光-电弧复合焊接中的永磁体强度大小无法调节，也无专门的用于调节焊缝区域磁场的装置。相应地，本领域存在着发展一种能够调节焊缝区域的磁场强度调节装置的技术需求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置，其基于磁场辅助激光-电弧复合焊接的特点，相应地设计了适用于磁场辅助激光-电弧复合焊接的磁场强度调节装置。通过对磁场强度调节装置的关键组件的结构及部件之间的联接关系进行设计，相应的有效解决了磁场强度辅助激光电弧复合焊接中焊缝区域磁感应强度大小及磁感应强度方向均难以连续调节的问题，操作简单灵活，调节方便，所述磁场强度调节装置适用于磁场辅助激光电弧复合焊接过程中磁感应强度的调节，特别适用于研究磁感应强度对激光电弧复合焊接焊缝质量影响的实验。

为实现上述目的，本发明提供了一种辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置，其包括定位装夹机构及磁场调节机构，其特征在于：

所述定位装夹机构用于定位及装夹工件；所述磁场调节机构邻近所述工件设置，其包括法兰螺母、导轨、磁铁托架、永磁铁、丝杠及连接螺母，所述法兰螺母固定连接于所述定位装夹机构；所述导轨的一端穿过所述法兰螺母后固定连接于所述磁铁托架，其用于为所述永磁铁及所述磁铁托架的移动提供导向；所述永磁铁设置在所述磁铁托架上；所述丝杠的一端依次穿过所述连接螺母及所述法兰螺母后连接于所述磁铁托架，所述连接螺母固定在所述法兰螺母上，所述丝杠与所述连接螺母形成螺纹连接；所述丝杠通过转动以带动所述永磁铁沿所述导轨移动以改变所述永磁铁与所述工件之间的距离，进而调节焊缝区域的磁感应强度。

进一步的，所述导轨的数量为两个，两个所述导轨间隔设置，所述丝杠位于两个所述导轨之间，且所述导轨的中心轴与所述丝杠的中心轴平行。

进一步的，所述磁场调节机构还包括调节手柄，所述调节手柄连接于所述丝杠远离所述磁铁托架的一端；所述丝杠的转动是由手动驱动或者驱动器驱动的。

进一步的，所述定位装夹机构包括水平固定件、平台底座、定位支撑板、肋板及工作台面，所述定位支撑板的两端分别垂直固定在所述平台底座及所述工作台面上，所述工作台面用于支撑所述工件；所述水平固定件固定在所述工作台面上，所述肋板固定连接于所述定位支撑板。

进一步的，所述水平固定件开设有凹槽，所述凹槽用于收容所述工件及便于所述工件的取放；所述工件被定位在所述工作台面上且收容于所述凹槽内。

进一步的，所述磁场调节机构的数量为一个，所述磁场调节机构固定在所述肋板上，所述丝杠通过转动以改变所述永磁铁与所述工件在竖直方向的间距，实现竖直方向磁场的调节；或者，

所述磁场调节机构的数量为两个，两个所述磁场调节机构相对固定在所述水平固定件上，且两者相对于所述工作台面的中心轴对称设置，两个所述磁场调节机构的丝杠分别通过转动以改变对应的永磁铁与所述工件之在水平方向上的间距，进而实现水平方向磁场的调节；或者，

所述磁场调节机构的数量为三个，三个所述磁场调节机构中的两个间隔固定在所述水平固定件上，另一个所述磁场调节机构固定在所述肋板上，三个所述磁场调节机构的丝杠分别通过转动以实现水平方向磁场及竖直方向磁场的调节。

进一步的，所述平台底座呈矩形，其相对的两端分别开设有两个U型孔，所述磁场调节装置通过所述U型孔安装于基体上。

进一步的，所述工作台面呈八边形，其开设有六个均匀分布的腰圆通孔，六个所述腰圆通孔便于不同尺寸的所述工件的装夹。

进一步的，所述工作台面还开设有与所述腰圆通孔间隔设置的长槽，所述长槽便于放置对准板，且便于所述工件的间隙在拼接焊时的控制。

进一步的，所述工作台面及所述磁铁托架均是采用铝合金制成的；所述磁场强度调节装置还包括刻度尺，所述刻度尺设置在所述法兰螺母上，其便于记录每次调节对应的永磁铁的移动距离。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置，其工作台面可以实现工件的准确定位及装夹；同时通过磁场调节机构可以实现焊缝区域水平方向上的磁场强度调节，也可以实现竖直方向上磁场强度的调节，且可以同时实现竖直方向及水平方向上磁场强度的调节，结构简单，操作灵活，实用性较强；六个腰圆通孔较好地方便了不同尺寸工件的装夹，长槽便于放置对准板的同时便于工件间隙的控制；工作台面及磁铁托架均是采用铝合金制成的，以避免工作台面及磁铁托架影响永磁铁的磁场的分布。此外，三个磁场调节机构具有互换性，便于使用，拆装方便。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式提供的辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置的使用状态示意图。

图2是图1中的辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置的定位装夹机构的局部示意图。

图3是图1中的辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置的磁场调节机构的示意图。

图4是图1中的辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置的局部示意图。

图5是图1中的辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置的；另一个局部示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-水平固定件，2-导轨，3-调节手柄，4-丝杠，5-定位支撑板，6-平台底座，7-肋板，8-螺栓，9-工作台面，10-磁铁托架，11-法兰螺母，12-永磁铁，13-刻度尺，14-工件，15-连接螺母。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图4，本发明较佳实施方式提供的辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置，所述磁场强度调节装置通过对其关键组件的结构及部件之间的联接关系进行设计，相应的有效解决了磁场强度辅助激光电弧复合焊接中焊缝区域磁感应强度大小及磁感应强度方向均难以连续调节的问题，操作简单灵活，调节方便，所述磁场强度调节装置适用于磁场辅助激光电弧复合焊接过程中磁感应强度的调节，特别适用于研究磁感应强度对激光电弧复合焊接焊缝质量影响的实验。

所述磁场强度调节装置包括定位装夹机构及磁场调节机构，所述磁场调节机构设置于所述定位装夹机构上，所述定位装夹机构用于定位及装夹工件14。同时，所述定位装夹机构还用于支撑所述磁场调节机构。

所述定位装夹机构包括水平固定件1、平台底座6、定位支撑板5、肋板7、螺栓8及工作台面9，所述定位支撑板5连接所述平台底座6及所述工作台面9。所述水平固定件1设置在所述工作台面9上。所述肋板7通过所述螺栓8连接于所述定位支撑板5。

所述水平固定件1基本呈八边形的板状，其固定在所述水平台面9上。所述水平固定件1用于支撑所述磁场调节机构，其开设有一个凹槽，所述凹槽用于收容所述工件14及便于所述工件14的取放。

所述平台底座6基本呈矩形，其连接所述定位支撑板5。所述平台底座6相对的两端分别开设有两个U型孔，所述磁场强度调节装置通过所述U型孔安装于基体上。可以理解，在其他实施方式中，所述平台底座6的U型孔的数量可以根据实际需要增加或者减少。

所述定位支撑板5的两端分别垂直连接所述工作台面9及所述平台底座6。本实施方式中，所述定位支撑板5的数量为两个，两个所述定位支撑板5分别固定连接于所述平台底座6相对的两端。本实施方式中，两个所述定位支撑板5间隔设置。

所述肋板7基本呈矩形，其两端分别通过所述螺栓8连接于两个所述定位支撑板5。本实施方式中，所述肋板7位于所述平台底座6与所述工作台面9之间，其用于支撑所述磁场调节机构。

所述工作台面9连接于所述水平固定件1，其用于支撑所述工件14。所述工作台面9基本呈八边形，其开设有六个均匀分布的腰圆通孔及与所述腰圆通孔间隔设置的长槽，所述腰圆通孔便于不同尺寸的所述工件14的装夹；所述长槽便于放置对准板，且可在拼接焊时方便实现工件间隙的控制。

所述磁场调节机构包括导轨2、调节手柄3、丝杠4、磁铁托架10、法兰螺母11、永磁铁12及连接螺母15，所述导轨2的一端穿过所述法兰螺母11后固定连接于所述磁铁托架10，其中心轴与所述丝杠4的中心轴平行。所述丝杠4的一端依次穿过所述连接螺母15及所述法兰螺母11后固定连接于所述磁铁托架10，其与所述连接螺母15形成丝杠螺母副。所述丝杠4的另一端连接于所述调节手柄3。本实施方式中，每个所述磁场调节机构的导轨2的数量为两个，两个所述导轨2间隔设置，所述丝杠4位于两个所述导轨2之间，所述导轨2与所述法兰螺母11相配合以为所述磁铁托架10及所述永磁铁12的移动提供导向；所述磁场调节机构通过所述法兰螺母11连接于所述定位装夹机构。

所述磁铁托架10基本呈凸字型，其远离所述法兰螺母11的一端开设有收容槽，所述收容槽用于收容所述永磁铁12。转动所述调节手柄3，所述调节手柄3带动所述丝杠4转动，所述丝杠4带动所述磁铁托架10及所述永磁铁12沿所述导轨2移动，进而改变所述永磁铁12与所述工件14之间的距离，实现了所述工件14的焊缝区域的磁场强度的调节。本实施方式中，所述调节手柄3的转动是手动驱动的；可以理解，在其他实施方式中，所述调节手柄3可以由驱动器驱动，如电机。

本实施方式中，所述工作台面9及所述磁铁托架10均是采用铝合金制成的，所述丝杠4及所述法兰螺母11是由不锈钢及铜合金制成的，以避免所述工作台面9及所述磁铁托架10影响所述永磁铁12的磁场的分布。

请参阅图5，本实施方式中，所述磁场调节机构的数量为三个，三个所述磁场调节机构中的一个固定在所述肋板7上，另外两个间隔固定在所述水平固定件1上。固定在所述水平固定件1上的两个所述磁场调节机构相对于所述长槽对称分布，且两者的永磁铁12相对设置，对应的两个所述磁场调节机构能够调节对应的两个所述永磁铁12在水平方向上的间距，实现了水平方向上所述工件14与所述永磁铁12之间距离的调节；同时，固定在所述肋板7上的所述磁场调节机构能够实现对应的所述永磁铁12与所述工件14在垂直方向上的间距调节，从而实现了焊接区域的磁场强度大小和方向的调节，操作简单灵活，调节方便。

所述磁场强度调节装置还包括固定在所述法兰螺母11上的刻度尺13。本实施方式中，所述刻度尺13的两端分别连接于设置在所述水平固定件1上的两个所述法兰螺母11上。所述刻度尺13便于记录每次调节对应的永磁铁12的移动距离，以便于后续可以根据记录结果进行快速调节。

本发明提供的辅助激光电弧复合焊接的磁场强度调节装置，其工作台面可以实现工件的准确定位及装夹；同时通过磁场调节机构可以实现焊缝区域水平方向上的磁场强度调节，也可以实现竖直方向上磁场强度的调节，且可以同时实现竖直方向及水平方向上磁场强度的调节，结构简单，操作灵活，实用性较强；六个腰圆通孔较好地方便了不同尺寸工件的装夹，长槽便于放置对准板的同时便于工件间隙的控制；工作台面及磁铁托架均是采用铝合金制成的，以避免工作台面及磁铁托架影响永磁铁的磁场的分布。此外，三个磁场调节机构具有互换性，便于使用，拆装方便。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。