[发明专利]一种磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置

说明书

本发明属于焊接技术领域，特别是涉及一种磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置。包括激光发生器、激光焊接头、激光光纤、GTAW焊接电源、GTAW焊炬、保护气罩、磁控电源和磁控装置。该装置将三个相同的配有独立焊接电源的GTAW焊炬以120度夹角均匀分布在激光焊接头周围，实现中心共熔池耦合焊接。实现激光与GTAW电弧同轴耦合，形成中心共熔池耦合焊接技术，节约焊接空间，并在保证电弧稳定性的基础上，增加焊接熔深，实现中厚板一次性单面焊双面成形，显著提高焊接效率，促进激光与电弧等离子体的空间诱导作用。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别是涉及一种磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置。

背景技术

高效高质量焊接技术一直是国内外焊接领域所倡导的。复合焊接技术将两个或多个焊接技术集成在一起，取长补短，相对单一焊接方法，显著增加焊接效率，提高焊接接头质量。激光焊接技术以激光束为能源，使其冲击在焊件接头上实现连接，具有焊接速度快、热输入量小和较窄热影响区等特点，被广泛应用于汽车、航空航天和海洋工程等领域。但单独的大功率激光器成本较高，为降低焊接成本，激光-电弧复合焊接技术应运而成，该方法于上世纪七十年代由英国Steen提出，该技术将激光与电弧两种热源复合在一起，相互作用，发挥各自优势，实现高效高质量的焊接方法，解决激光设备高成本、金属材料对激光高反射率和电弧能量密度低等问题。随着各行各业的快速发展，激光电弧复合焊接技术将成为各国学者的研究热点。

截至目前，激光电弧复合焊接主要通过独立的焊接激光头和焊炬按一定角度通过机械方式集成在一起，激光在前匙孔，电弧在后填充盖面，虽可较好实现金属连接但占用空间较大。此外，在焊接过程中且工件上方产生的高温等离子体会对激光产生屏蔽效应，导致小孔不能持续稳定存在，导致液态金属发生坍塌和凝固，造成焊接接头出现气孔、飞溅等缺陷，无法保证焊接质量。

发明内容

为克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种磁场辅助下多极氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置，包括激光发生器、激光焊接头、激光光纤、GTAW焊接电源、GTAW焊炬、保护气罩、磁控电源和磁控装置。该装置将三个相同的配有独立焊接电源的GTAW焊炬以120度夹角均匀分布在激光焊接头周围，实现中心共熔池耦合焊接。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置，包括激光发生器、激光焊接头、激光光纤、GTAW焊接电源、GTAW焊炬、保护气罩；所述激光焊接头通过激光光纤连接激光发生器；所述GTAW焊炬设有三个围绕于激光焊接头外侧、且三个所述GTAW焊炬以激光焊接头为中心点均布设置，三个所述GTAW焊炬通过线缆分别连接GTAW焊接电源；所述激光焊接头与三个GTAW焊炬安装于保护气罩上；所述保护气罩上中心处设有供激光焊接头穿过的激光束贯穿孔，所述保护气罩上以激光束贯穿孔为中心周围均布设有三个供GTAW焊炬穿过的GTAW贯穿孔。

上述的磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置，所述GTAW焊炬外侧设有四个磁控装置，所述磁控装置通过螺栓固定于绝缘套上，所述绝缘套套设于GTAW焊炬上，所述磁控装置上缠有1-1000匝线圈，四个所述磁控装置至少有两个磁控装置连接磁控电源。

上述的磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置，所述GTAW焊炬轴线与激光焊接头轴线夹角范围为10-80°。

上述的磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置，所述激光发生器为光纤激光器，功率为800-6000W。

上述的磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置，所述GTAW焊接电源可为直流或者交流，GTAW焊接电源的电流设定范围为1-400A。

上述的磁场辅助多级氩弧与激光中心耦合共熔池焊接装置，所述保护气罩内输送有保护气对整个焊接过程进行保护，保护气可为氩气或者氦气，流量为12-20L/min。