【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光焊接，具體是涉及基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置及方法。
技術介紹
1、激光焊接具有能量密度高、熱輸入小、焊接變形小等優點。中厚板結構的激光深熔焊接所采用的激光熱源一般為光斑直徑小、能量密度集中的光纖激光或碟片激光，目前仍然存在橋接能力差、間隙適應性不足等問題，難以應用于鋁合金中厚板結構的焊接。
2、激光填絲焊接、激光-電弧復合焊接通過引入填充金屬、外加輔助焊接熱源等措施，在一定程度上可以提升間隙適應性、改善焊縫成形質量。然而，焊絲的填入使得激光焊接過程光-絲-母材之間的相互作用復雜，中厚板鋁合金結構激光填絲焊接尚且存在熔滴過渡穩定性差、焊接表面缺陷多等問題亟待解決。激光-電弧復合焊接則需要采用較高的電弧焊接熱輸入才能保證熔滴過渡穩定性，但與此同時增加了焊縫深寬比，加劇了熱影響區軟化現象，導致焊接接頭綜合力學性能下降。因此，激光填絲焊、激光-電弧復合焊仍然難以應用于中厚板鋁合金結構件的焊接。
3、與大功率光纖激光熱源、碟片激光熱源相比，半導體激光熱源的光斑直徑大，焊接過程呈熱導焊模式，不存在金屬汽化現象，焊接過程十分穩定。采用半導體激光熱源熔化焊絲，可以極大程度地避免母材/絲材汽化行為對熔滴過渡行為的負面影響，保證絲材金屬可以穩定的填入焊縫。另一方面，焊絲型號的選擇對于中厚板鋁合金焊接接頭質量而言至關重要，合理的焊絲型號可以有效改善焊接過程冶金行為，提高焊接接頭性能。如何結合焊接結構-間隙特征，智能匹配合適的焊絲，并使焊絲穩定、連續的進入焊縫，獲得高強度的鋁合金中厚板焊接接頭
技術實現思路
1、針對上述問題，提供基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，能夠有效解決現有激光填絲焊接對間隙敏感性高、熔滴過渡穩定性差、熔深波動大、焊接接頭性能不足等問題。
2、為解決現有技術問題，本專利技術提供基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，包括通過連接線與控制系統連接的激光焊接系統、光纖-半導體激光控制系統和焊絲選型-送絲系統，激光焊接系統包括光纖-半導體激光焊接頭；光纖-半導體激光控制系統包括設置在光纖-半導體激光焊接頭中相互獨立的半導體激光傳輸系統和光纖激光傳輸系統，半導體激光傳輸系統和光纖激光傳輸系統能夠分別自光纖-半導體激光焊接頭中向下輸出平行的半導體激光束和光纖激光束。
3、優選地，焊絲選型-送絲系統包括送絲機、焊絲盤、焊絲輸出裝置、焊絲槍和焊槍固定裝置，焊絲盤至少有兩個，焊絲盤設置在送絲機中；焊絲輸出裝置設置在送絲機的一側，送絲機中所有的焊絲送入焊絲輸出裝置中由其選擇送出單根焊絲；焊絲槍通過焊槍固定裝置安裝在光纖-半導體激光焊接頭的一側，焊絲輸出裝置與焊絲槍連接并在工作時向焊絲槍送出單根焊絲。
4、優選地，焊絲輸出裝置包括傳送滾輪d、傳動/準直滾輪e、傳動/準直滾輪f，以及與焊絲盤數量相同且一一對應的選型機構，傳送滾輪d具有兩個且對稱地設置在焊絲輸出機構的出絲口出，兩個傳送滾輪d和焊絲槍之間設置有送絲管組；傳動/準直滾輪e具有兩個且設置在傳送滾輪d的一側；傳動/準直滾輪f具有兩個且設置在傳動/準直滾輪e的一側；選型機構包括傳送滾輪a、定位滾輪b和傳送滾輪c，傳送滾輪a、定位滾輪b和傳送滾輪c均具有兩個，且依次設置在傳動/準直滾輪f的一側，兩個傳送滾輪c和兩個傳動/準直滾輪f之間還設置導絲軟管，焊絲脫離焊絲盤后依次經過傳送滾輪a、定位滾輪b、傳送滾輪c、導絲軟管、傳送滾輪d、傳動/準直滾輪e、傳動/準直滾輪f和送絲管組后經由焊絲槍送出熔融。
5、優選地，半導體激光傳輸系統和光纖激光傳輸系統之間還設置有用于調節半導體激光束和光纖激光束間距的調距機構，調節機構與控制系統信號連接；半導體激光傳輸系統包括設置在光纖-半導體激光焊接頭中的半導體激光準直鏡片、半導體激光反射鏡片b和半導體激光鏡片同步定位裝置，半導體激光鏡片同步定位裝置中自上向下設置有半導體激光反射鏡片b和半導體激光聚焦鏡片；半導體激光鏡片同步定位裝置維持半導體激光反射鏡片a與半導體激光聚焦鏡片位于同一中心線；光纖激光傳輸系統包括設置在光纖-半導體激光焊接頭中的光纖激光準直鏡片、光纖激光反射鏡片b和光纖激光鏡片同步定位裝置，光纖激光鏡片同步定位裝置中自上向下設置有光纖激光反射鏡片a和光纖激光聚焦鏡片；光纖激光鏡片同步定位裝置維持光纖激光反射鏡片a與光纖激光聚焦鏡片位于同一中心線；調距機構設置在半導體激光鏡片同步定位裝置和光纖激光鏡片同步定位裝置之間。
6、優選地，半導體激光鏡片同步定位裝置和光纖激光鏡片同步定位裝置相向或背向滑動地設置在光纖-半導體激光焊接頭中；調距機構包括第一絲桿、滑動座、第一連桿和第二連桿，第一絲桿轉動地設置在光纖-半導體激光焊接頭中，第一絲桿沿縱向延伸；滑動座沿縱向滑動地設置在光纖-半導體激光焊接頭中，第一絲桿貫穿滑動座并與螺紋連接；第一連桿的兩端分別與滑動座和半導體激光鏡片同步定位裝置轉動連接；第二連桿的兩端分別與滑動座和光纖激光鏡片同步定位裝置轉動連接。
7、優選地，調距機構還包括滑動板和第二絲桿，滑動板沿水平方向延伸且沿縱向滑動地設置在光纖-半導體激光焊接頭中；第一絲桿中空，第二絲桿同軸轉動地設置在第一絲桿中，第二絲桿的下段貫穿滑動板并與其螺紋連接；半導體激光鏡片同步定位裝置包括第一上座體和第一下座體，第一上座體沿水平方向滑動地設置在光纖-半導體激光焊接頭中，半導體激光反射鏡片a傾斜地設置在第一上座體中；第一下座體沿縱向滑動地設置在第一上座體的底部，半導體激光聚焦鏡片設置在第一下座體中，第一下座體的外側設置有第一卡槽，滑動板上設置有第一滑動槽，第一卡槽與第一滑動槽的邊沿滑動配合。
8、優選地，光纖激光鏡片同步定位裝置包括第二上座體和第二下座體，第二上座體沿水平方向滑動地設置在光纖-半導體激光焊接頭中，光纖激光反射鏡片a傾斜地設置在第二上座體中；第二下座體沿縱向滑動地設置在第二上座體的底部，光纖激光聚焦鏡片設置在第二下座體中，第二下座體的外側設置有第二卡槽，滑動板上設置有第二滑動槽，第二卡槽與第二滑動槽的邊沿滑動配合。
9、優選地，送絲管組包括內長管、外長管和保持架，外長管的兩端分別與焊絲輸出裝置和焊絲槍連接；內長管等間距地設置在外長管中，相鄰的內長管之間形成安裝口，外長管的內圓周面和內長管的外圓周面之間形成氣流通道，氣流能夠溢入到安裝口中；保持架設置在相連的內長管之間，焊絲自焊絲輸出裝置送出后再內長管中移動至焊絲槍，保持架上設置有可供空氣穿過的氣孔。
10、優選地，保持架中還設置有旋轉管，旋轉管同軸轉動地設置在安裝口中，旋轉管的外圓周面上還設置有沿其周向布置的弧形導流葉片，旋轉管的兩端彎折并抵接在相鄰內長管的端面，旋轉管的外圓周面上還開設在沿其周向布置的氣槽，氣槽沿旋轉管的軸線方向延伸。
11、本專利技術還提供基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接方法，采用基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，焊接方法包括以下步本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，包括通過連接線與控制系統連接的激光焊接系統、光纖-半導體激光控制系統和焊絲選型-送絲系統，
2.根據權利要求1所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，焊絲輸出裝置包括傳送滾輪D、傳動/準直滾輪E、傳動/準直滾輪F，以及與焊絲盤數量相同且一一對應的選型機構，
3.根據權利要求1所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，半導體激光傳輸系統和光纖激光傳輸系統之間還設置有用于調節半導體激光束和光纖激光束間距的調距機構，調節機構與控制系統信號連接；
4.根據權利要求3所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，半導體激光鏡片同步定位裝置和光纖激光鏡片同步定位裝置相向或背向滑動地設置在光纖-半導體激光焊接頭中；調距機構包括第一絲桿、滑動座、第一連桿和第二連桿，
5.根據權利要求4所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，調距機構還包括滑動板和第二絲桿，
6.根據權利要求5所述的基于納米
7.根據權利要求2所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，送絲管組包括內長管、外長管和保持架，
8.根據權利要求7所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，保持架中還設置有旋轉管，旋轉管同軸轉動地設置在安裝口中，旋轉管的外圓周面上還設置有沿其周向布置的弧形導流葉片，旋轉管的兩端彎折并抵接在相鄰內長管的端面，旋轉管的外圓周面上還開設在沿其周向布置的氣槽，氣槽沿旋轉管的軸線方向延伸。
9.基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接方法，其特征在于，采用如權利要求1-8中任意一項所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，焊接方法包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，包括通過連接線與控制系統連接的激光焊接系統、光纖-半導體激光控制系統和焊絲選型-送絲系統，
2.根據權利要求1所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，焊絲輸出裝置包括傳送滾輪d、傳動/準直滾輪e、傳動/準直滾輪f，以及與焊絲盤數量相同且一一對應的選型機構，
3.根據權利要求1所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，半導體激光傳輸系統和光纖激光傳輸系統之間還設置有用于調節半導體激光束和光纖激光束間距的調距機構，調節機構與控制系統信號連接；
4.根據權利要求3所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，半導體激光鏡片同步定位裝置和光纖激光鏡片同步定位裝置相向或背向滑動地設置在光纖-半導體激光焊接頭中；調距機構包括第一絲桿、滑動座、第一連桿和第二連桿，
5.根據權利要求4所述的基于納米焊絲淺層熔覆的多波長激光改性焊接裝置，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：占小紅，趙艷秋，馬超，李悅，王建峰，吳會強，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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