[发明专利]一种激光-等离子弧复合切割与焊接加工装置及加工方法

说明书

本发明涉及焊接设备技术领域，公开了一种激光－等离子弧复合切割与焊接加工装置，包括壳体，壳体内具有供激光穿过的中心通道，壳体的底部还布置有喷嘴，喷嘴包括气体喷嘴和布置在气体喷嘴内部的等离子喷嘴，壳体的外部沿其周向还间隔布置有切割电极和焊接电极，切割电极、焊接电极均为针状电极，切割电极、焊接电极的底端与中心通道的中心线之间的间隔大于激光在经过切割电极、焊接电极时的半径。切割电极和焊接电极均为针状电极，取代布置在激光线路上的环状电极，避免激光由辐射加工区反射到阴极的端面，激光经过切割电极、焊接电极的底端时并不会照射到针状电极，避免激光的热量辐射在针状电极，避免电极出现过热现象，延长阴极的使用寿命。

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，特别是涉及一种激光-等离子弧复合切割与焊接加工装置及加工方法。

背景技术

激光焊接、等离子焊接是现代焊接中常用的焊接方式，激光热源具有高的能量密度、极优的指向性、及透明介质传导的特性，电弧等离子体具有高的热-电转化效率、低廉的设备成本的运行成本、技术发展成熟等优势。激光-等离子弧复合焊接结合了激光和等离子弧两个独立热源的优点，又规避二者各自的缺点，在金属材料焊接领域是具有极大应用前景的新型焊接热源。

申请公布号为WO2011029462A1的国际专利公开了一种激光-等离子弧焊接方法和装置，惰性气体或者其他复合气体在环形阴极处激发产生等离子流，激光束引导等离子束传输，电弧阴极构造为环形并且激光束可以在环形阴极中心开口之内传输。

上述的激光-等离子弧焊接方法和装置在使用时，激光经过环形阴极照射到工件上，激光的热量辐射在环形阴极的端面，另外激光会由辐射加工区反射到阴极端面特定的位置，会在环形阴极的断面上存在过热现象，电弧的阴极区域被压缩到过热区域的大小，阴极开始严重侵蚀甚至是紧急侵蚀，这导致环形阴极的快速失效，影响电弧阴极的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是：提供一种激光-等离子弧复合切割与焊接加工装置，以解决现有技术中的激光-等离子弧焊接时环形阴极的端面出现过热现象，影响电弧阴极的使用寿命的问题；本发明还提供了一种激光-等离子弧复合切割与焊接加工方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种激光-等离子弧复合切割与焊接加工装置，包括壳体，所述壳体内具有供激光穿过的中心通道，所述壳体的底部还布置有喷嘴，所述喷嘴包括用于喷射辅助气体的气体喷嘴和布置在所述气体喷嘴内部的供等离子束喷出的等离子喷嘴，所述壳体的外部沿其周向还间隔布置有切割电极和焊接电极，所述切割电极、焊接电极均为针状电极，所述切割电极、焊接电极的底端向所述壳体靠近以倾斜布置，所述切割电极、焊接电极的底端与所述中心通道的中心线之间的间隔大于激光在经过所述切割电极、焊接电极时的半径。

优选地，所述切割电极的锥角为60-90°。

优选地，所述焊接电极的锥角为15-30°

优选地，所述等离子喷嘴为直径可调的调节喷嘴，等离子喷嘴的直径调节范围为1-5mm。

本发明还提供了一种激光-等离子弧复合切割与焊接加工方法，包括以下步骤，步骤一，采用针状电极作为切割电极和焊接电极，调节切割电极和焊接电极的角度，使切割电极和焊接电极的底端向激光通道倾斜；步骤二，调节切割电极、焊接电极的底端与中心通道的中心线之间的间隔，间隔大于激光在经过所述切割电极、焊接电极时的半径；步骤三，调节等离子喷嘴的直径，使等离子喷嘴的直径满足电弧的收缩；步骤四，启动控制系统，在控制系统汇中调节气体喷嘴的气体的流速、激光的功率、激光束的焦点、切割电极和焊接电极的电流范围，进行焊接。

优选地，步骤一中，切割电极的锥角为60-90°，焊接电极的锥角为15-30°

优选地，步骤三中，等离子喷嘴的直径调节范围为1-5mm。