体压缩法控制等离子体的固体激光深熔焊接喷嘴及其控制方法

摘要

本发明公开了一种体压缩法控制等离子体的固体激光深熔焊接喷嘴及其控制方法，该方法采用辅助气流的动力压缩和激光焊接喷嘴喷射头的冷却压缩控制光致等离子体的上浮和横向扩张，并通过保护气流抑制环境气氛对光致等离子体和熔池的扰动，以获得稳定的光致等离子体。因此，采用本发明可以在利用固体激光器的激光深熔焊接时抑制等离子体的向上、横向的膨胀，全方位的压缩等离子体，有效的维系等离子体的稳定性，从而易于获得稳定的焊接过程和良好的焊缝成形，能够广泛地应用于激光焊接领域。

主权项

一种体压缩法控制激光深熔焊接光致等离子体的激光焊接喷嘴，采用辅助气流的动力压缩和激光焊接喷嘴冷却头的冷却压缩控制光致等离子体的上浮和横向扩张，并通过保护气流抑制环境气氛对光致等离子体和熔池的扰动，以获得稳定的光致等离子体；包括外壳体以及固定安装于外壳体内的喷嘴主体，且喷嘴主体外壁与外壳体内壁之间存在间隙；其特征在于：所述喷嘴主体配置有用于控制光致等离子体的辅助气流装置、保护气流装置以及冷却装置；辅助气流装置包括辅助气流输入导管；保护气流装置包括保护气腔室以及与保护气腔室连通的保护气流输入导管；冷却装置包括冷却室以及分别与冷却室连通的冷却液输入导管、冷却液输出导管；保护气腔室、冷却室通过置于喷嘴主体外壁与外壳体内壁所形成间隙内的套管分隔而成，所述套管的两端均与喷嘴主体的外壁液密封连接；喷嘴主体的内流道通过透光玻璃板分隔成上腔室和下腔室，透光玻璃板与喷嘴主体的内壁气密封连接，所述下腔室包括按照激光入射方向顺序连接的圆柱段、收缩段以及扩张段，且收缩段的小端与扩张段的小端光滑过渡连接，圆柱段与辅助气体输入导管连通，而扩张段的大端为喷嘴主体的喷射口；辅助气流经过倒锥形设置的激光焊接喷嘴内流道收缩后，通过激光焊接喷嘴冷却头作用于光致等离子体，实现辅助气流的动力压缩；激光焊接喷嘴冷却头配置冷却装置，促使置于光致等离子体上方的激光焊接喷嘴冷却头能够通过冷却的方式压制光致等离子体的上浮和横向扩张。