[发明专利]一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法

说明书

本发明涉及一种磁场辅助双激光束‑TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，属于高质量高效率焊接领域。该装置包括激光‑TIG复合焊接组件、自动装夹组件和外加磁场组件。本发明的激光‑TIG复合焊接组件包括激光焊接头、TIG焊接头、TIG送丝机构，激光焊接头固定于机械臂上，TIG焊接头、TIG送丝机构通过可动连接装置固定于激光焊接头上，通过可动连接装置调整角度；自动装夹组件包括蒙皮压紧装置、桁条压紧装置。本发明所用的双激光束‑TIG耦合双侧同步焊接方法，优势是利用TIG填丝的可适应性，降低装配精度需求，利用外加磁场与电弧电流的交互作用，实现高质量焊接；本装置装夹组件可实现自动装夹，提高生产效率。

技术领域

本发明属于高质量高效率焊接领域，特别涉及一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法。

背景技术

铝合金具有比强度高，加工性好，密度小等优点，因此在船舶、航空航天、机械制造等领域中得到大量应用。目前，铝合金的焊接方法主要有熔化极氩弧焊(MIG、MAG)、钨极惰性气体保护焊(TIG)等普通电弧焊，以及逐渐得到应用的高能束流焊，例如，电子束焊接以及逐渐成熟的激光焊接技术。

钨极氩弧焊(Tungsten inert gas welding，TIG)电弧稳定，能实现高品质焊接，得到优良的焊缝，但TIG作为电弧焊的一种，具有着电弧焊所共有的缺点：TIG焊接速度较低，因而对接头的热输入较大，容易导致较大的焊接变形，造成焊接接头组织粗大、热影响区宽、性能弱化等一系列的缺点。

激光焊接具有高能量密度、较高焊接速度等特点，对铝合金进行焊接时可获得高质量的焊接接头。激光焊接虽然具有能量密度高，热输入小等优点，然而，激光焊接存在焊缝间隙桥接能力差的缺点，在焊接中厚度铝合金板时，对焊件装配精度要求高。同时，铝合金比热容较大，对激光的反射率较高，能量吸收率较低，易产生焊缝未熔透的缺陷。

综合上述问题，为获得高质量的焊接接头，提出了激光-TIG复合焊接方法。激光-TIG复合焊接，是将激光热源和TIG热源组合成复合热源，共同进行焊接的方法，两种热源组合在一起形成“1+1＞2”的协同效应，充分利用了激光和电弧的优势，避免单激光和单TIG焊接的一些缺点，大大提高了焊接过程的稳定性，提高了接头的质量及焊接效率，降低了工件加工、装配要求，是一种新型、有效的焊接方法。

中国专利CN203282047涉及一种汽车后靠背薄壁激光焊接装置，包括主控制器等，主控制器位于该装置外面下部，与机器人、夹具系统和分度转台系统进行信息传递；机器人位于该激光焊接装置的内部，与振镜进行信息传递；激光器位于该上部；振镜安装于机器人的前端，且位于夹具系统的中轴线上；分度转台系统安装于该装置内部，且位于夹具系统的中轴线上；人机交互界面位于该激光焊接装置的底部。该实用新型焊接过程的工艺参数稳定，不受外界因素影响，保证焊接质量稳定。在薄壁焊接中，直接通过焊接的热影响区目视判定产品的焊接质量，保证了产品的安全，提高了汽车的安全性能。

中国专利CN105537764A涉及一种极柱电芯激光焊接装置，尤其是涉及一种焊接前能检测极柱电芯的高度，确保待焊接位置准确，且激光焊头可调倾斜角度，提高了焊接品质；两个激光焊接装置同时焊接，提高了生产效率的带高度检测的极柱电芯激光焊接装置。

上述现有技术方案中普遍适用于薄板对接焊接，不适用于中厚板T型结构焊接，无法实现高质量焊接，且装夹组件设计不合理，无法实现自动化装夹，实际焊接生产效率较低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种磁场辅助双激光束-TIG耦合双侧同步焊接装置及方法，本发明所采用的双激光束-TIG耦合双侧同步焊接方法，优势在于利用TIG填丝的可适应性，降低实际T型结构装配精度需求，实现高效率焊接，同时，可在无焊缝追踪技术支持下实现T型结构高质量焊接；本装置装夹组件可实现自动装夹，大幅提高焊接生产效率。

为了达到上述目的，本发明的具体技术方案如下所述：