一種輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置的制作方法

本發(fā)明屬于磁場(chǎng)輔助激光電弧復(fù)合焊接相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)：

磁場(chǎng)輔助激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的新型激光-電弧復(fù)合焊接工藝，其基本原理是利用能量密度極高(約10⁷W/cm²)的激光束與金屬材料作用，以形成小孔深熔焊，電弧焊接能夠增強(qiáng)橋接能力，外加磁場(chǎng)能夠在熔池金屬和等離子體內(nèi)部感應(yīng)出電流，對(duì)流動(dòng)的金屬熔池和等離子體產(chǎn)生洛倫茲力的作用，洛倫茲力能夠抑制或者增強(qiáng)熔池的流動(dòng)，改變等離子體的運(yùn)動(dòng)形態(tài)以達(dá)到改變焊縫形貌，細(xì)化焊縫區(qū)晶粒，抑制飛濺和下塌，增強(qiáng)激光束的利用效率。

由于外加磁場(chǎng)對(duì)熔池具有攪拌作用，可以改變焊縫的橫截面形貌，且外加磁場(chǎng)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量和性能具有較大的影響，為了研究焊縫區(qū)的磁場(chǎng)大小和方向?qū)附淤|(zhì)量的影響規(guī)律，需對(duì)焊縫區(qū)域的磁場(chǎng)大小和方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。然而，大多磁場(chǎng)輔助激光-電弧復(fù)合焊接中的永磁體強(qiáng)度大小無法調(diào)節(jié)，也無專門的用于調(diào)節(jié)焊縫區(qū)域磁場(chǎng)的裝置。相應(yīng)地，本領(lǐng)域存在著發(fā)展一種能夠調(diào)節(jié)焊縫區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置的技術(shù)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置，其基于磁場(chǎng)輔助激光-電弧復(fù)合焊接的特點(diǎn)，相應(yīng)地設(shè)計(jì)了適用于磁場(chǎng)輔助激光-電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置。通過對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置的關(guān)鍵組件的結(jié)構(gòu)及部件之間的聯(lián)接關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)的有效解決了磁場(chǎng)強(qiáng)度輔助激光電弧復(fù)合焊接中焊縫區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小及磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均難以連續(xù)調(diào)節(jié)的問題，操作簡(jiǎn)單靈活，調(diào)節(jié)方便，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置適用于磁場(chǎng)輔助激光電弧復(fù)合焊接過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，特別適用于研究磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)激光電弧復(fù)合焊接焊縫質(zhì)量影響的實(shí)驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置，其包括定位裝夾機(jī)構(gòu)及磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于：

所述定位裝夾機(jī)構(gòu)用于定位及裝夾工件；所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)鄰近所述工件設(shè)置，其包括法蘭螺母、導(dǎo)軌、磁鐵托架、永磁鐵、絲杠及連接螺母，所述法蘭螺母固定連接于所述定位裝夾機(jī)構(gòu)；所述導(dǎo)軌的一端穿過所述法蘭螺母后固定連接于所述磁鐵托架，其用于為所述永磁鐵及所述磁鐵托架的移動(dòng)提供導(dǎo)向；所述永磁鐵設(shè)置在所述磁鐵托架上；所述絲杠的一端依次穿過所述連接螺母及所述法蘭螺母后連接于所述磁鐵托架，所述連接螺母固定在所述法蘭螺母上，所述絲杠與所述連接螺母形成螺紋連接；所述絲杠通過轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)所述永磁鐵沿所述導(dǎo)軌移動(dòng)以改變所述永磁鐵與所述工件之間的距離，進(jìn)而調(diào)節(jié)焊縫區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)軌的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述導(dǎo)軌間隔設(shè)置，所述絲杠位于兩個(gè)所述導(dǎo)軌之間，且所述導(dǎo)軌的中心軸與所述絲杠的中心軸平行。

進(jìn)一步的，所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括調(diào)節(jié)手柄，所述調(diào)節(jié)手柄連接于所述絲杠遠(yuǎn)離所述磁鐵托架的一端；所述絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)是由手動(dòng)驅(qū)動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的。

進(jìn)一步的，所述定位裝夾機(jī)構(gòu)包括水平固定件、平臺(tái)底座、定位支撐板、肋板及工作臺(tái)面，所述定位支撐板的兩端分別垂直固定在所述平臺(tái)底座及所述工作臺(tái)面上，所述工作臺(tái)面用于支撐所述工件；所述水平固定件固定在所述工作臺(tái)面上，所述肋板固定連接于所述定位支撐板。

進(jìn)一步的，所述水平固定件開設(shè)有凹槽，所述凹槽用于收容所述工件及便于所述工件的取放；所述工件被定位在所述工作臺(tái)面上且收容于所述凹槽內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的數(shù)量為一個(gè)，所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在所述肋板上，所述絲杠通過轉(zhuǎn)動(dòng)以改變所述永磁鐵與所述工件在豎直方向的間距，實(shí)現(xiàn)豎直方向磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)；或者，

所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相對(duì)固定在所述水平固定件上，且兩者相對(duì)于所述工作臺(tái)面的中心軸對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的絲杠分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)以改變對(duì)應(yīng)的永磁鐵與所述工件之在水平方向上的間距，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水平方向磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)；或者，

所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)間隔固定在所述水平固定件上，另一個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在所述肋板上，三個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的絲杠分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)水平方向磁場(chǎng)及豎直方向磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，所述平臺(tái)底座呈矩形，其相對(duì)的兩端分別開設(shè)有兩個(gè)U型孔，所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)裝置通過所述U型孔安裝于基體上。

進(jìn)一步的，所述工作臺(tái)面呈八邊形，其開設(shè)有六個(gè)均勻分布的腰圓通孔，六個(gè)所述腰圓通孔便于不同尺寸的所述工件的裝夾。

進(jìn)一步的，所述工作臺(tái)面還開設(shè)有與所述腰圓通孔間隔設(shè)置的長(zhǎng)槽，所述長(zhǎng)槽便于放置對(duì)準(zhǔn)板，且便于所述工件的間隙在拼接焊時(shí)的控制。

進(jìn)一步的，所述工作臺(tái)面及所述磁鐵托架均是采用鋁合金制成的；所述磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置還包括刻度尺，所述刻度尺設(shè)置在所述法蘭螺母上，其便于記錄每次調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的永磁鐵的移動(dòng)距離。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置，其工作臺(tái)面可以實(shí)現(xiàn)工件的準(zhǔn)確定位及裝夾；同時(shí)通過磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)焊縫區(qū)域水平方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)，也可以實(shí)現(xiàn)豎直方向上磁場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，且可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)豎直方向及水平方向上磁場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，實(shí)用性較強(qiáng)；六個(gè)腰圓通孔較好地方便了不同尺寸工件的裝夾，長(zhǎng)槽便于放置對(duì)準(zhǔn)板的同時(shí)便于工件間隙的控制；工作臺(tái)面及磁鐵托架均是采用鋁合金制成的，以避免工作臺(tái)面及磁鐵托架影響永磁鐵的磁場(chǎng)的分布。此外，三個(gè)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有互換性，便于使用，拆裝方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施方式提供的輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置的使用狀態(tài)示意圖。

圖2是圖1中的輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置的定位裝夾機(jī)構(gòu)的局部示意圖。

圖3是圖1中的輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖4是圖1中的輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置的局部示意圖。

圖5是圖1中的輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置的；另一個(gè)局部示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-水平固定件，2-導(dǎo)軌，3-調(diào)節(jié)手柄，4-絲杠，5-定位支撐板，6-平臺(tái)底座，7-肋板，8-螺栓，9-工作臺(tái)面，10-磁鐵托架，11-法蘭螺母，12-永磁鐵，13-刻度尺，14-工件，15-連接螺母。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

請(qǐng)參閱圖1至圖4，本發(fā)明較佳實(shí)施方式提供的輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置通過對(duì)其關(guān)鍵組件的結(jié)構(gòu)及部件之間的聯(lián)接關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)的有效解決了磁場(chǎng)強(qiáng)度輔助激光電弧復(fù)合焊接中焊縫區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小及磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均難以連續(xù)調(diào)節(jié)的問題，操作簡(jiǎn)單靈活，調(diào)節(jié)方便，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置適用于磁場(chǎng)輔助激光電弧復(fù)合焊接過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，特別適用于研究磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)激光電弧復(fù)合焊接焊縫質(zhì)量影響的實(shí)驗(yàn)。

所述磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置包括定位裝夾機(jī)構(gòu)及磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述定位裝夾機(jī)構(gòu)上，所述定位裝夾機(jī)構(gòu)用于定位及裝夾工件14。同時(shí)，所述定位裝夾機(jī)構(gòu)還用于支撐所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

所述定位裝夾機(jī)構(gòu)包括水平固定件1、平臺(tái)底座6、定位支撐板5、肋板7、螺栓8及工作臺(tái)面9，所述定位支撐板5連接所述平臺(tái)底座6及所述工作臺(tái)面9。所述水平固定件1設(shè)置在所述工作臺(tái)面9上。所述肋板7通過所述螺栓8連接于所述定位支撐板5。

所述水平固定件1基本呈八邊形的板狀，其固定在所述水平臺(tái)面9上。所述水平固定件1用于支撐所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其開設(shè)有一個(gè)凹槽，所述凹槽用于收容所述工件14及便于所述工件14的取放。

所述平臺(tái)底座6基本呈矩形，其連接所述定位支撐板5。所述平臺(tái)底座6相對(duì)的兩端分別開設(shè)有兩個(gè)U型孔，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置通過所述U型孔安裝于基體上?？梢岳斫?，在其他實(shí)施方式中，所述平臺(tái)底座6的U型孔的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要增加或者減少。

所述定位支撐板5的兩端分別垂直連接所述工作臺(tái)面9及所述平臺(tái)底座6。本實(shí)施方式中，所述定位支撐板5的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述定位支撐板5分別固定連接于所述平臺(tái)底座6相對(duì)的兩端。本實(shí)施方式中，兩個(gè)所述定位支撐板5間隔設(shè)置。

所述肋板7基本呈矩形，其兩端分別通過所述螺栓8連接于兩個(gè)所述定位支撐板5。本實(shí)施方式中，所述肋板7位于所述平臺(tái)底座6與所述工作臺(tái)面9之間，其用于支撐所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

所述工作臺(tái)面9連接于所述水平固定件1，其用于支撐所述工件14。所述工作臺(tái)面9基本呈八邊形，其開設(shè)有六個(gè)均勻分布的腰圓通孔及與所述腰圓通孔間隔設(shè)置的長(zhǎng)槽，所述腰圓通孔便于不同尺寸的所述工件14的裝夾；所述長(zhǎng)槽便于放置對(duì)準(zhǔn)板，且可在拼接焊時(shí)方便實(shí)現(xiàn)工件間隙的控制。

所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)軌2、調(diào)節(jié)手柄3、絲杠4、磁鐵托架10、法蘭螺母11、永磁鐵12及連接螺母15，所述導(dǎo)軌2的一端穿過所述法蘭螺母11后固定連接于所述磁鐵托架10，其中心軸與所述絲杠4的中心軸平行。所述絲杠4的一端依次穿過所述連接螺母15及所述法蘭螺母11后固定連接于所述磁鐵托架10，其與所述連接螺母15形成絲杠螺母副。所述絲杠4的另一端連接于所述調(diào)節(jié)手柄3。本實(shí)施方式中，每個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌2的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述導(dǎo)軌2間隔設(shè)置，所述絲杠4位于兩個(gè)所述導(dǎo)軌2之間，所述導(dǎo)軌2與所述法蘭螺母11相配合以為所述磁鐵托架10及所述永磁鐵12的移動(dòng)提供導(dǎo)向；所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過所述法蘭螺母11連接于所述定位裝夾機(jī)構(gòu)。

所述磁鐵托架10基本呈凸字型，其遠(yuǎn)離所述法蘭螺母11的一端開設(shè)有收容槽，所述收容槽用于收容所述永磁鐵12。轉(zhuǎn)動(dòng)所述調(diào)節(jié)手柄3，所述調(diào)節(jié)手柄3帶動(dòng)所述絲杠4轉(zhuǎn)動(dòng)，所述絲杠4帶動(dòng)所述磁鐵托架10及所述永磁鐵12沿所述導(dǎo)軌2移動(dòng)，進(jìn)而改變所述永磁鐵12與所述工件14之間的距離，實(shí)現(xiàn)了所述工件14的焊縫區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。本實(shí)施方式中，所述調(diào)節(jié)手柄3的轉(zhuǎn)動(dòng)是手動(dòng)驅(qū)動(dòng)的；可以理解，在其他實(shí)施方式中，所述調(diào)節(jié)手柄3可以由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，如電機(jī)。

本實(shí)施方式中，所述工作臺(tái)面9及所述磁鐵托架10均是采用鋁合金制成的，所述絲杠4及所述法蘭螺母11是由不銹鋼及銅合金制成的，以避免所述工作臺(tái)面9及所述磁鐵托架10影響所述永磁鐵12的磁場(chǎng)的分布。

請(qǐng)參閱圖5，本實(shí)施方式中，所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)固定在所述肋板7上，另外兩個(gè)間隔固定在所述水平固定件1上。固定在所述水平固定件1上的兩個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述長(zhǎng)槽對(duì)稱分布，且兩者的永磁鐵12相對(duì)設(shè)置，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)所述永磁鐵12在水平方向上的間距，實(shí)現(xiàn)了水平方向上所述工件14與所述永磁鐵12之間距離的調(diào)節(jié)；同時(shí)，固定在所述肋板7上的所述磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)的所述永磁鐵12與所述工件14在垂直方向上的間距調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了焊接區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向的調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單靈活，調(diào)節(jié)方便。

所述磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置還包括固定在所述法蘭螺母11上的刻度尺13。本實(shí)施方式中，所述刻度尺13的兩端分別連接于設(shè)置在所述水平固定件1上的兩個(gè)所述法蘭螺母11上。所述刻度尺13便于記錄每次調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的永磁鐵12的移動(dòng)距離，以便于后續(xù)可以根據(jù)記錄結(jié)果進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。

本發(fā)明提供的輔助激光電弧復(fù)合焊接的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置，其工作臺(tái)面可以實(shí)現(xiàn)工件的準(zhǔn)確定位及裝夾；同時(shí)通過磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)焊縫區(qū)域水平方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)，也可以實(shí)現(xiàn)豎直方向上磁場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，且可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)豎直方向及水平方向上磁場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，實(shí)用性較強(qiáng)；六個(gè)腰圓通孔較好地方便了不同尺寸工件的裝夾，長(zhǎng)槽便于放置對(duì)準(zhǔn)板的同時(shí)便于工件間隙的控制；工作臺(tái)面及磁鐵托架均是采用鋁合金制成的，以避免工作臺(tái)面及磁鐵托架影響永磁鐵的磁場(chǎng)的分布。此外，三個(gè)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有互換性，便于使用，拆裝方便。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。