一种钛合金壁板与筋条t型接头双光束激光同步焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光加工方法，具体地说是一种钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法。
【背景技术】
[0002]在航空产品中，大量钣金结构件材料采用了钛合金材料，依靠传统焊接方法焊接钛合金不仅焊接质量难以保证而且效率低，尤其在焊接大尺寸的结构件时，焊接质量更是难以保证。因此钛合金结构件的焊接技术成为亟待解决的关键问题。
[0003]目前，还没有针对整体壁板T型接头激光焊接的成熟装备和工艺，一直采用普通的铆接或电阻穿透焊接，不能满足机身高强度、超机动性及优异隐身性能的设计需要。现有的很多的激光焊接设备主要是针对集激光焊接、熔覆和复合焊接的激光通用平台，它们不是针对长尺寸整体薄板T型接头焊接的专门设备，致使该问题一直没有彻底得到有效解决。因此成功解决T型接头单面双侧焊接，进而保证T型接头的双面成型，对整体变形量控制和隐身性能的提高起到不可替代的作用。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法,钛合金壁板通过定位支撑座固定于移动工作台上，筋条垂直放置于钛合金壁板上、并通过工装夹具压紧筋条，所述筋条与钛合金壁板形成T型接头，所述T型接头两侧通过第一激光焊接装置和第二激光焊接装置进行同步施焊。
[0007]所述第一激光焊接装置与第一机器人连接，所述第二激光焊接装置与第二机器人连接。
[0008]第一激光焊接装置和第二激光焊接装置结构相同，均包括激光焊接头、送丝管路及保护装置，沿焊接方向，所述送丝管路和保护装置分别设置于激光焊接头的前面和后面，所述激光焊接头与机器人的执行端连接、并通过光纤与激光器连接，所述送丝管路与安装在机器人负载轴上的送丝机连接。
[0009]所述保护装置包括焊接保护气嘴和保护气托罩，所述焊接保护气嘴与激光焊接头同轴吹保护气，所述保护气托罩设置于焊接保护气嘴端部、并沿焊接方向布置，所述保护气托罩为中空结构、并下方布设有多个喷孔。
[0010]所述送丝管路在激光焊接头前填丝，所述激光焊接头进行焊接，并在焊接区两侧通过焊接保护气进行同步施焊。焊接的轨迹采用人工示教对点的方式进行。
[0011]本发明的优点及有益效果是:
[0012]1.本发明采用两束激光从T型接头的两侧同时施焊，提高了焊接效率，达到了一次成型的目的。
[0013]2.本发明中两束激光形成的熔池合二为一，同时冷却收缩，有利于应力和变形的控制，保证了焊接质量。
[0014]3.本发明中送丝管路在激光焊接头前自动填丝，保护气装置在激光焊接头后释放焊接保护气的位置关系，更好的保证焊缝成型质量。
[0015]4.本发明中焊接保护气装置采用具有同轴吹保护气的焊接保护气嘴配焊接保护气托罩的保护方式，在焊接表面最大限度上覆盖焊接保护气，保证焊接保护气流畅性。
[0016]5.本发明中采用填丝焊接，更好的改善焊缝的成型性能及满足激光焊接对T型接头装配的要求。
[0017]6.本发明中采用IPG公司生产的光纤激光器，高度集成的全光纤设计，运行稳定，维护方便，电光转换效率高。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的原理示意图；
[0019]图2为激光装置的结构示意图；
[0020]图3为T型焊接件的结构示意图。
[0021]其中:1为移动工作台，2定为支撑座，3为T型焊接件，301为壁板，302为筋条，4为工装夹具，5为机器人外部轴，6为第一机器人，6’为第二机器人，7为第一送丝机，7’为第二送丝机，8为第一激光焊接装置，8’为第二激光焊接装置，801为激光焊接头，802为送丝管路，803为保护气装置。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0023]如图1、图3所示，本发明一种钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法:钛合金壁板301通过定位支撑座2固定于移动工作台I上，筋条302垂直放置于钛合金壁板301上、并通过工装夹具4压紧筋条302，所述筋条302与钛合金壁板301形成T型接头。第一送丝机7和第一激光焊接装置8固定于第一机器人6上，第二送丝机7’和第二激光焊接装置8，固定于第二机器人6’上，第一机器人6和第二机器人6’依附于机器人外部轴5上。所述T型接头两侧通过第一激光焊接装置8和第二激光焊接装置8，进行同步施焊，形成T形焊接件3。
[0024]如图2所示，第一激光焊接装置8和第二激光焊接装置8，结构相同，均包括激光焊接头801、送丝管路802及保护装置803，沿焊接方向，所述送丝管路802和保护装置803分别设置于激光焊接头801的前面和后面，所述激光焊接头801与机器人的执行端连接、并通过光纤与激光器连接，所述送丝管路802与安装在机器人负载轴上的送丝机连接。所述保护装置803包括焊接保护气嘴和保护气托罩，所述焊接保护气嘴与激光焊接头801同轴吹保护气，所述保护气托罩设置于焊接保护气嘴端部、并沿焊接方向布置，所述保护气托罩为中空结构、并下方布设有多个喷孔。
[0025]在焊接过程中，送丝机通过送丝管路802在激光焊接头801前自动填丝，保护气装置803在激光焊接头801后释放焊接保护气。焊接的轨迹采用人工示教对点的方式进行。
[0026]本发明的工作过程是:
[0027]人工将长尺寸整体钛合金壁板301通过定位支撑座2固定于移动工作台I上，移动工作台I到达指定位置，人工再将筋条302垂直放入钛合金壁板301上，用工装夹具4压紧。机器人末端(执行端)连接激光焊接装置8，沿焊接方向，激光焊接装置8上位置关系依次是送丝管路802在前，激光焊接头801居中，保护气装置803最后。激光焊接头801同时通过光纤连接激光器，所述送丝机安装在机器人的负载轴上。所述的焊接保护装置803采用具有同轴吹保护气的焊接保护气嘴配焊接保护气托罩的保护方式。将激光焊接头801对准T型接头两侧，找到既使得激光装置不干涉钛合金壁板301和已焊接筋条302，又可以使焊接角度适当的最佳位置。激光焊接装置8连接在机器人上，机器人依附于机器人外部轴5，使得激光焊接装置8在焊接(X轴)方向完成焊接。
[0028]本发明中采用的激光焊接头是购置于美国Lasermech，型号为FDH0264的抛物聚焦光纤激光焊接头，送丝机选自奥福尼斯(上海)贸易有限公司，型号为KD7000wire feedunite
【主权项】
1.一种钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法，其特征在于:钛合金壁板(301)通过定位支撑座(2)固定于移动工作台(I)上，筋条(302)垂直放置于钛合金壁板(301)上、并通过工装夹具(4)压紧筋条(302)，所述筋条(302)与钛合金壁板(301)形成T型接头，所述T型接头两侧通过第一激光焊接装置(8)和第二激光焊接装置(8’)进行同步施焊。
2.按权利要求1所述的钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法，其特征在于:所述第一激光焊接装置(8)与第一机器人(6)连接，所述第二激光焊接装置(8’)与第二机器人出’)连接。
3.按权利要求2所述的钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法，其特征在于:第一激光焊接装置(8)和第二激光焊接装置(8’ )结构相同，均包括激光焊接头(801)、送丝管路(802)及保护装置(803)，沿焊接方向，所述送丝管路(802)和保护装置(803)分别设置于激光焊接头(801)的前面和后面，所述激光焊接头(801)与机器人的执行端连接、并通过光纤与激光器连接，所述送丝管路(802)与安装在机器人负载轴上的送丝机连接。
4.按权利要求3所述的钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法，其特征在于:所述保护装置(803)包括焊接保护气嘴和保护气托罩，所述焊接保护气嘴与激光焊接头(801)同轴吹保护气，所述保护气托罩设置于焊接保护气嘴端部、并沿焊接方向布置，所述保护气托罩为中空结构、并下方布设有多个喷孔。
5.按权利要求3所述的钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法，其特征在于:所述送丝管路(802)在激光焊接头(801)前填丝，所述激光焊接头(801)进行焊接，并在焊接区两侧通过焊接保护气进行同步施焊。
6.按权利要求1或5所述的钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法，其特征在于:焊接的轨迹采用人工示教对点的方式进行。
【专利摘要】本发明涉及一种激光加工方法，具体地说是一种钛合金壁板与筋条T型接头双光束激光同步焊接方法。钛合金壁板通过定位支撑座固定于移动工作台上，筋条垂直放置于钛合金壁板上、并通过工装夹具压紧筋条，所述筋条与钛合金壁板形成T型接头，所述T型接头两侧通过第一激光焊接装置和第二激光焊接装置进行同步施焊。本发明采用两束激光从T型接头的两侧同时施焊，提高了焊接效率，达到了一次成型的目的。
【IPC分类】B23K26-70, B23K26-21, B23K26-16
【公开号】CN104690425
【申请号】CN201310656897
【发明人】徐志刚, 杜宝瑞, 倪家强, 王军义, 刘晓寒, 宋琳琳
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月4日