一种水下激光焊接用排水装置及其使用方法与流程

本发明涉及水下激光焊接领域，详细讲是一种结构简单、使用方便，能够获得稳定的水下局部干燥空间的水下激光焊接用排水装置及其使用方法。

背景技术：

随着人类的活动范围向更深、更远的海洋领域发展，以及新材料的广泛使用，传统水下焊接方法受到越来越多的限制。因此大力发展水下焊接技术，使丰富的海洋资源为人类服务，具有重要的现实意义。

激光被称为“最快的刀”、“最准的尺”和“最亮的光”，具有方向性强、亮度高和单色性好等特点，广泛应用于激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和激光微加工领域。激光不仅能够焊接同种金属，还可以焊接异种金属，甚至可以焊接金属与非金属。随着激光技术的不断发展，其应用范围也越来越大，许多在过去认为不可能完成的任务，如今激光焊接都能够很好的完成。

与常规水下电弧焊接相比，水下激光焊接具有受水压影响小，焊接材料广泛，热输入量低、冷却速度快、热影响区小以及残余应力低等优点。同时，激光束还可以通过光导纤维长距离传输，便于设备简化、集中，是一种十分理想的水下焊接/修复手段。尽管如此，水下激光焊接技术目前仍处于研究阶段，还有许多问题需要深入细致的研究。比如，如何将激光束传输到待焊工件表面，如何获得干燥的局部水下空间，水与激光束的相互作用过程怎样，水进入焊缝区会对光束路径产生怎样的影响，以及水下环境对水下激光焊接冶金和性能的影响等等。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、使用方便，能够获得稳定的水下局部干燥空间、实现水下激光焊接的水下激光焊接用排水装置及其使用方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种水下激光焊接用排水装置，其特征在于包括上端盖、排水罩和排水密封垫，上端盖上端面中部设有上下贯通的焊接口，焊接口上密封安装有玻璃板，上端盖内侧壁上设有环形气体缓冲槽，上端盖上设有连通气体缓冲槽和上端盖外侧的进气管，进气管呈环形设置在气体缓冲槽内，气体缓冲槽内的进气管上呈圆形阵列有排水气孔，气体缓冲槽的槽口处设有减速筛网；上端盖盖设在所述排水罩上，所述的排水密封垫呈环状、密封安装在排水罩下端，排水密封垫上设有呈环形的柔性橡胶裙衬套。

本发明中所述的胶裙衬套呈喇叭状向下延伸出排水密封垫下端。

本发明中所述的上端盖上设有至少两根进气管，两根进气管对称的设置在上端盖上。进气更均匀，形成的压水气体层更稳定。

本发明中所述的上端盖的盖口上设有调距罩，调距罩经螺纹与排水罩连接。所述调距罩通过外螺纹与上端盖内螺纹连接，所述排水罩通过外螺纹与调距罩连接，构成了水下激光焊接用排水装置的伸缩结构；所述排水密封垫通过卡箍与排水罩下端部连接。

本发明中所述的玻璃板为增透玻璃板，增透玻璃板经增透玻璃架安装在上端盖的焊接口上，增透玻璃架与上端盖间设有密封环。所述增透玻璃架通过外螺纹安装在上端盖的焊接口处的内螺纹上。

本发明中所述减速筛网为金属筛网，金属筛网通过挡圈固定在气体缓冲槽槽口处的上端盖内壁上。

上述水下激光焊接用排水装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：将高压气流通过进气管进入上端盖内的气体缓冲槽内，待排水罩下端有气体流出时，将所述水下激光焊接用排水装置移动到待焊工件上方；

步骤二：所述水下激光焊接用排水装置在待焊工件所在面上，排水密封垫的胶裙衬套与待焊工件所在面贴靠接触；

步骤三：待排水罩内的水被进气管进入的气体挤压、由胶裙衬套与待焊工件接触面处排出，水下局部干燥空间形成以后，打开激光器，调整焊接参数，按照预先设计好的路线完成水下激光焊接；

步骤四：焊接完成后，关闭激光器，将水下激光焊接用排水装置取出。

优选地，在第一步前根据焊接工艺参数中对离焦量的要求，通过调距罩调整水下激光焊接用排水装置的高度。

本发明提供的水下激光焊接用排水装置及其使用方法，利用带等距离出气孔的环向进气方式在排水装置内部形成层流，在待焊工件上方获得稳定的局部干燥空间；通过调距罩与排水罩体之间的分体式设计及螺纹连接构成伸缩结构，通过螺纹的旋进旋出来改变本发明的高度从而达到调整离焦量的目的。本发明具有结构简单、使用方便，能够获得稳定的水下局部干燥空间、实现水下激光焊接的有益效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意示意图。

图2是本发明上端盖处进气管的环向进气示意图。

具体实施方式

如图所示的

如图1、图2所示的水下激光焊接用排水装置，包括上端盖1、圆筒状的排水罩9和排水密封垫5，上端盖1上端面中部设有上下贯通的焊接口16，焊接口16上密封安装有玻璃板14，所述的玻璃板14为增透玻璃板，从图1中可以看出，增透玻璃板经增透玻璃架15安装在上端盖的焊接口内部上侧，增透玻璃架15与上端盖间设有密封环13；增透玻璃架15通过外螺纹安装在上端盖的焊接口处的内螺纹上。上端盖1内侧壁上设有环形气体缓冲槽12，上端盖1上设有连通气体缓冲槽12和上端盖外侧的进气管31，进气管31一部分呈环形设置在气体缓冲槽内、与气体缓冲槽12的环形侧壁相贴合，进气管在气体缓冲槽12内的端部密封，气体缓冲槽12内的进气管近上端盖轴线一侧上呈圆形阵列（在上端盖周向上均布）有排水气孔32，呈环形设置的进气管上的等距离排水气孔32形成环向进气结构。气体缓冲槽12的槽口处设有减速筛网2；减速筛网为金属筛网，金属筛网通过挡圈固定在气体缓冲槽槽口处的上端盖内壁上。上端盖密封盖设在所述排水罩上，所述的排水密封垫5呈环状、通过卡箍8密封安装在排水罩9下端，排水密封垫5下端部外侧上设有呈环形的、具有单向阀功能的柔性橡胶裙衬套7，胶裙衬套7呈喇叭状向下延伸出排水密封垫下端。

本发明进一步改进，所述的上端盖上设有两根进气管31，两根进气管31对称的设置在上端盖上；进气更均匀，形成的压水气体层更稳定。

本发明进一步改进，所述的上端盖的盖口上设有呈圆筒状的调距罩4，调距罩4经螺纹与排水罩9密封连接。所述调距罩4通过外螺纹与上端盖内螺纹连接，所述排水罩通过外螺纹与调距罩连接，构成了水下激光焊接用排水装置的伸缩结构。

本发明中增透玻璃的设计，一方面可以保证激光束从所述上端盖中心进入所述水下激光焊接用排水装置内腔，实现水下激光焊接，；增透玻璃对上端盖1起到密封作用，保证高压气流进入水下激光焊接用排水装置以后沿排水罩向下运动，在平稳的层状高压气流、排水密封垫和橡胶裙套的共同作用下，将待焊工件6上侧待焊区域的水被挤压排干，形成一个稳定的局部干燥空间；通过气体缓冲槽的气流缓冲及金属筛网的减速作用后，高压气流呈层流状匀速进入水下激光焊接用排水装置。

上述水下激光焊接用排水装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：将高压气流通过进气管进入上端盖内的气体缓冲槽内，待排水罩下端有气体流出时，在焊接运动装置的带动下将所述水下激光焊接用排水装置移动到水下的待焊工件6上方；

步骤二：所述水下激光焊接用排水装置在待焊工件6所在面上，排水密封垫的胶裙衬套与待焊工件所在面贴靠接触；

步骤三：待排水罩内的水被进气管进入的气体挤压、由胶裙衬套与待焊工件接触面处排出，水下局部干燥空间形成以后，激光头置于增透玻璃板上侧，打开激光器，调整焊接参数，在焊接运动装置的带动下按照预先设计好的路线完成水下激光焊接；

步骤四：焊接完成后，关闭激光器，将水下激光焊接用排水装置取出。

优选地，在第一步前根据焊接工艺参数中对离焦量的要求，通过调距罩调整水下激光焊接用排水装置的高度。通过调距罩与排水罩经螺纹连接结构调整水下激光焊接用排水装置的高度，使排水装置正常工作时排水罩下端的排水密封垫和胶裙衬套贴紧在所述焊接工件6上方；高压气流通过排水气孔32由进气管31进入上端盖内的气体缓冲槽，本发明利用带等距离出气孔的环向进气方式在水下激光焊接用排水装置内部形成层流，进而利用所产生的层流在待焊工件表面形成稳定的局部干燥空间，有效解决水下激光焊接时受水环境因素影响的问题，实现水下激光焊接。为了解决激光焊接时离焦量变化的问题，伸缩结构通过分体式设计以及螺纹连接来实现，通过螺纹的旋进旋出，改变双层排水装置的高度从而达到调整离焦量的目的。

本发明提供的水下激光焊接用排水装置及其使用方法，利用带等距离出气孔的环向进气方式在排水装置内部形成层流，在待焊工件上方获得稳定的局部干燥空间；通过调距罩与排水罩体之间的分体式设计及螺纹连接构成伸缩结构，通过螺纹的旋进旋出来改变本发明的高度从而达到调整离焦量的目的。本发明具有结构简单、使用方便，能够获得稳定的水下局部干燥空间、实现水下激光焊接的有益效果。