用于发动机缸体的复合焊接修复装置的制作方法

1.本公开涉及焊接修复领域。更具体地，本公开涉及一种用于发动机缸体的复合焊接修复装置。


背景技术：

2.在发动机缸体的铸造生产过程中，会出现诸如气孔、微裂纹的微小缺陷。发动机缸体会因为这样的微小缺陷而导致批量报废，从而对生产率造成不利的影响，并且会导致较大的经济损失。
3.对于上述的微小缺陷，常规的修复方法主要包括氩弧焊修复和激光焊修复。然而，氩弧焊修复具有热输入大、力学性能差、焊接质量不稳定等缺点。另外，对于激光焊修复而言，因为用于制造发动机缸体的铝合金材料的高反射性，导致铝合金材料对激光的吸收率较低，所以激光焊修复需要较大的激光功率输出，容易形成诸如气孔等的焊接缺陷。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述缺陷，本公开提供了一种用于发动机缸体的复合焊接修复装置，其通过激光与电弧的相互作用，能够显著提高焊接效率和焊接质量，克服单一方法焊接时存在的不足。由此，对发动机缸体进行焊接修复可以获得良好的修复效果。
5.根据本公开的一方面，提供了一种用于发动机缸体的复合焊接修复装置，所述复合焊接修复装置包括：激光焊接头，所述激光焊接头构造成用以对发动机缸体执行激光焊接；电弧焊接部，所述电弧焊接部安装在所述激光焊接头的一侧并且构造成用以对发动机缸体执行电弧焊接；以及填丝装置，所述填丝装置安装在所述激光焊接头的另一侧并且构造成用以向发动机缸体的焊接区域输送焊丝。
6.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，通过由所述激光焊接头执行激光焊接并且由所述电弧焊接部执行电弧焊接，所述复合焊接修复装置能够修复发动机缸体上的微小缺陷。
7.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，所述激光焊接头包括yag脉冲激光器(即钇铝石榴石晶体脉冲激光器)。
8.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，所述电弧焊接部为tig焊枪(即钨极氩弧焊枪)，所述tig焊枪构造成用以对发动机缸体执行tig焊接修复。
9.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，所述tig焊枪包括高频线圈，所述高频线圈在所述tig焊枪的焊接端附近固定至所述tig焊枪的外侧并且构造成用以在发动机缸体的焊接区域处产生作用于焊接电弧的高频磁场。
10.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，通过调节所述高频线圈中的电流占空比来调节高频磁场的引入强度。
11.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，通过调节所述高频线圈中的电流频率来调节高频磁场的引入频率。
12.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，通过调节高频磁场的引入强度和引入频率来控制焊缝熔深。
13.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，根据待修复的发动机缸体的尺寸和型号来选择焊接参数。
14.在所述复合焊接修复装置的一个实施例中，所述焊接参数包括焊接速度、激光功率、tig电弧高度、焊接电流强度、焊丝输送速度、以及焊接保护气的气体流量中的一者或多者。
15.根据本公开所述的复合焊接修复装置，能够有效地改善发动机缸体传统修复方法中的诸如氩弧焊焊接质量不稳定、力学性能差、大功率激光输出容易形成气孔等缺点。高频磁场能够有效地提高电弧压力和电流密度，使电弧热量分布更加集中，从而有利地增加焊接熔深以及电弧燃烧的稳定性。电弧产生的熔池能够提高发动机缸体对激光的吸收率，从而提高焊接效率和焊接稳定性。
附图说明
16.通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施例的说明内容，本公开的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或相似的部件。
17.图1是根据本公开实施例的用于发动机缸体的复合焊接修复装置的正视图。
18.图2是根据本公开实施例的用于发动机缸体的复合焊接修复装置的斜视图。
19.图3是根据本公开实施例的用于发动机缸体的复合焊接修复装置的分解图，其中示出了分解开的电弧焊接部和高频线圈。
具体实施方式
20.以下将参照附图描述本公开，其中的附图示出了本公开的优选实施例。然而应当理解的是，本公开能够以多种不同的方式实现，并不局限于下文描述的实施例。事实上，下文描述的实施例旨在使本公开的公开内容更为完整，并向本领域技术人员充分说明本公开的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。本领域技术人员可以在不脱离本公开的主旨的范围内适当地修改细节配置。
21.应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。
22.除非另有说明，否则本文所用的术语(包括技术术语和科学术语)应具有本公开所涉及的技术领域的普通技术人员通常能够理解到的含义。除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中所用的术语“包括”和“包含”应当解释为开放式的含义，也就是说，“包括”和“包含”应当解释为与术语“至少包括”或者“至少包含”同义。
23.当在本文中使用时，术语“远侧”或“远端”是指更远离操作者的侧部或端部，而术语“近侧”或“近端”是指更靠近操作者的侧部或端部。
24.应当理解的是，说明书中的用语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本公开。为了简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。
25.在下文中，将参考图1至图3描述本公开的用于发动机缸体的复合焊接修复装置的实施例。
26.如图1至图3所示，用于发动机缸体的复合焊接修复装置主要包括：激光焊接头1，所述激光焊接头1构造成用以对发动机缸体5执行激光焊接；电弧焊接部2，所述电弧焊接部2安装在激光焊接头1的一侧并且构造成用以对发动机缸体5执行电弧焊接；以及填丝装置4，所述填丝装置4安装在激光焊接头1的另一侧并且构造成用以向发动机缸体5的焊接区域输送焊丝。通过如上所述的设置，电弧焊接部2和填丝装置4分别位于激光焊接头1两侧，更有利于焊接修复过程中的工艺控制。
27.在如上所述的用于发动机缸体5的复合焊接修复装置中，通过由激光焊接头1在发动机缸体5的焊接区域上执行激光焊接并且由电弧焊接部2在发动机缸体5的焊接区域上执行电弧焊接，所述复合焊接修复装置能够修复发动机缸体5上的诸如气孔、微裂纹的微小缺陷。通过激光与电弧的相互作用，能够显著提高焊接效率和焊接质量。在焊接时，激光和电弧相互增强，可以提高焊接速度，增加焊接熔深。焊接电弧使发动机缸体的铝合金材料表面形成熔池，能够显著提高铝合金对激光的吸收率，并且减少焊接缺陷。
28.优选地，激光焊接头1可以包括yag脉冲激光器。yag脉冲激光器的技术成熟，经济适用性好，适合大批量推广，并且热影响区较小。与常用的co2激光器和光纤激光器相比，yag脉冲激光器能够更好地适用于发动机缸体上的缺陷修复。而且，由低功率的yag脉冲激光器发射的激光束对电弧焊接部2的焊接电弧具有引导压缩作用，从而能够增加焊接熔深。
29.优选地，电弧焊接部2可以包括高频线圈3。如图1至图3所示，高频线圈3在电弧焊接部2的焊接端附近固定至电弧焊接部2的外侧并且构造成用以在发动机缸体5的焊接区域处产生作用于焊接电弧的高频磁场。由高频线圈3产生的高频磁场能够对焊接电弧进行强力压缩，增加焊接电弧的电流密度，使得电弧能量更加集中，压缩电弧半径，提高电弧挺度，更加有利于电弧燃烧的稳定性。
30.进一步优选地，电弧焊接部2可以是tig焊枪(即钨极氩弧焊枪)，所述tig焊枪构造成用以对发动机缸体5执行tig焊接修复。如图3所示，在组装时，将tig焊枪穿过高频线圈3，然后在tig焊枪的焊接端附近将高频线圈固定至tig焊枪的外侧。
31.在对发动机缸体5进行焊接修复时，具体的操作流程如下：
32.步骤1：将发动机缸体5需要修复的部位进行打磨处理，以去除表面的油污和其他杂质。
33.步骤2：根据发动机缸体5的材质选择适当型号的焊丝。
34.步骤3：根据待修复的发动机缸体5的尺寸和型号等适当地选择焊接参数。优选地，所述焊接参数可以包括焊接速度、激光功率、tig电弧高度、焊接电流强度、焊丝输送速度、以及焊接保护气的气体流量中的一者或多者。另外，具体的焊接参数可以按照无外加磁场时执行激光-电弧复合焊接的标准工艺参数来制定。
35.步骤4：将电弧焊接部2安装在激光焊接头1一侧，以确定焊接行走路径。在接通电源后，激光器发出的激光穿过激光焊接头1，与电弧焊接部2产生的电弧同时作用于发动机缸体5。优选地，在电弧焊接部2的焊接端附近可以设置有高频线圈3。高频线圈3能够在激光-电弧复合焊接的焊接区域产生高频磁场，并作用于焊接电弧，以使其对焊接电弧产生高频磁压缩效应，从而使焊接电弧得到增强。
36.步骤5：打开激光焊接头1的保护气进行焊接，并观察焊缝成形情况。优选地，高频磁场的引入强度可以通过调节高频线圈3中的电流占空比来进行调节，高频磁场的引入频率可以通过调节高频线圈3中的电流频率来进行调节。通过调节高频磁场的引入强度和引入频率，更有利于控制磁场，从而能够更好地控制焊缝熔深，并且能够进一步改善复合焊接过程中的焊接质量。
37.根据本公开所述的用于发动机缸体的复合焊接修复装置，通过采用激光和电弧作为复合热源修复发动机缸体，并且可选地外加高频线圈在激光-电弧复合焊接区域产生高频磁场，能够有效地改善发动机缸体的传统修复方法中氩弧焊焊接质量不稳定、力学性能差、大功率激光输出容易形成气孔等缺点。高频磁场有效提高了电弧压力和电弧电流密度，使电弧热量分布更加集中，压缩了电弧半径，电弧能量密度和电弧挺度也进而提高，有利地增加焊接熔深以及电弧燃烧的稳定性。电弧产生的熔池使得铝合金对激光的吸收率显著提高，提高了激光能量利用率，从而提高焊接效率和焊接稳定性。
38.尽管已经参照示范性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员应当理解，在本质上不脱离本公开的精神和范围的情况下能够对本公开的示范性实施例进行多种修改和变型。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有此类变型以及等同的结构和功能。